Yano E plus 2020년 12월호(NO.153)
내용목차
≪주목시장포커스≫
로봇용 촉각센서의 동향(3~50페이지)
~소프트 로보틱스에 있어서 필수 개발이 다양한 각도에서 진행되고 있어 실용화를 향한 대응이 가속화~
1. 로봇용 촉각센서란
2. 로봇용 촉각센서의 유형
2-1. 촉각압 센서
2-1-1. 전기저항방식
2-1-2. 정전용량방식
2-1-3. 광학방식
2-1-4. 압전방식
2-2. 미끄럼각 센서
2-3. 근접각센서
3. 로봇용 촉각센서의 시장규모 추이와 예측
【그림·표1. 촉각센서의 국내 및 WW 시장규모 추이와 예측(금액: 2019-2024년 예측)】
【그림·표2. 촉각센서 수요분야별 WW 시장규모 추이와 예측(금액: 2019-2024년 예측)】
4. 로봇용 촉각센서 관련 기업·연구기관의 대응동향
4-1. 국립대학법인 오사카대학
(1)기존 시각/촉각센서의 한계와 근접각센서의 제안
(2)고속 근접각센서
【그림1. 고속 근접각센서의 응용 (a)시트형 센서, (b)원통형 센서, (c)유연 센서, (d)로봇핸드 손가락 끝에 센서를 탑재】
【그림2. 근접각센서와 촉각센서의 배치】
(3)고속·고정밀 근접각센서를 이용한 종이풍선 잡기 사례
【그림3. 고속·고정밀 근접각센서를 탑재한 로봇핸드】
【그림4. 제어에 이용한 특수 삼각측량의 원리: 회로기판의 배치(왼쪽), 광로차를 이용한 삼각측량의 원리(오른쪽)】
【그림5. 박형·USB 급전타입 고속·고정밀 근접각센서】
4-2. 주식회사 Oga
【그림6. 촉각센서의 솔루션 구성】
(1)힘의 강약까지 검지하는 고기능 촉각센서
【그림7. 촉각센서 헤드의 외관】
(2)의료·개호분야에서의 응용을 목표로 한 면압분포검출기술의 개발
【그림8. 초박형 촉각 필름의 특징】
【그림9. 초박형 촉각 필름 애플리케이션】
(3)고정밀 페더터치 촉각센서 개발
【그림10. 초박형 촉각 필름 애플리케이션】
4-3. 국립대학법인 가가와대학
(1)나노 촉각 디바이스의 타깃
【그림11. 나노촉각센서의 외관(왼쪽)과 구조모식도(오른쪽)】
【그림12. 나노 촉각 디바이스 개발의 타깃(블루우션】
【그림13. 표면 요철과 마찰의 공간분포 측정 예】
(2)나노 촉각 디바이스를 장착한 촉감 스캐너
【그림14. 촉감 스캐너의 외관(왼쪽)과 모식적으로 나타낸 주사의 상태】
(3)나노촉각센서의 의공학 연계
【그림15. 복강경 겸자에 대한 나노촉각 디바이스 구현】
【그림16. 나노 촉각 디바이스를 실장한 복강경 겸자를 이용하여 장기의 미끄럼을 모의했을 때 촉각신호의 변화】
4-4. 국립대학법인 규슈공업대학
(1)혈관 내를 손가락으로 가리듯 촉진하는 극소 카테터형 촉각센서
【그림17. 카테터형 촉각센서의 이미지】
【그림18. 카테터형 촉각센서의 시제품】
【그림19. 생체분자로 수식한 촉각센서의 모델】
(2)형상기억 폴리머를 이용한 로봇용 촉각센서
【그림20. 형상기억 폴리머를 이용한 로봇암】
【그림21. SMP를 이용한 역각센서 모식도(a)와 외관(b)】
【그림22. SMP를 이용한 촉각센서 모식도】
4-5. 국립대학법인 구마모토대학
【그림23. 제작한 오목형태로 가공한 기재에 대한 압전막 도포와 플렉서블·박형 압전막 디바이스】
【그림24. 연속 도포 프로세스에서 곡면 도포하는 로봇암식 코팅 장치】
【그림25. 감압분포센서의 힘 입력에 대한 주파수별 감도】
【그림26. 압력분포를 취득하는 매트릭스 어레이 구조와 시작 센서】
4-6. XELA Robotics 주식회사
(1)3축 촉각센서 모듈 'uSkin' 센서의 원리
【그림27. 촉각센서 uSkin의 외관】
【그림28. 촉각센서 uSkin의 원리】
(2)3축 촉각센서 모듈 uSkin 센서 "XR 시리즈"의 특징
【그림29. 촉각센서 uSkin을 장착한 로봇 그리퍼】
①디지털 출력
② 섬세하고 튼튼함
③ 장착이 용이함
④ 저가
4-7. Touchence 주식회사
(1)유연촉각센서 'Shokac Cube™'
【그림30. “Shokac CubeRT™”의 외관】
(2)MEMS 촉각센서 'Shokac Chip™'
【그림31. "Shokac Chip™"의 외관】
(3)촉감촉각센서 'Shokac Probe™'
【그림32. “Shokac Probe™”의 외관】
4-8. Toyoda Gosei 주식회사
(1)e-Rubber의 기본적 특성
①액추에이터 기능
【그림33. 전기를 힘으로 변환하는 구조】
② 센서 기능
【그림34. 힘을 전기로 변환하는 구조】
(2)e-Rubber의 응용
①로봇핸드 촉각센서
【그림35. 촉각센서를 갖춘 핸드를 가진 바리스타 로봇의 사례】
② 햅틱스
【그림36. e-Rubber를 이용한 햅틱스 사례】
③ 심장수술 트레이닝 시뮬레이터 'Supe RBEAT'
【그림37. 심장수술 트레이닝 시뮬레이터 "Supe RBEAT"】
④ 인솔 센서
【그림38. 인솔 센서】
4-9. NISSHA 주식회사
(1)로봇핸드 파지력을 검출할 수 있는 경박하고 구부릴 수 있는 전단력 센서
【그림39. NISSHA의 전단력 센서 콘셉트】
【그림40. 필름형 전단력 센서의 외관(왼쪽)및 센서를 곡면 위에 붙인 이미지(오른쪽)】
4-10. 학교법인 후쿠오카 대학
(1)정전용량 근접각·촉각센서 개발
【그림41. 정전용량 근접각·촉각센서의 원리】
【그림42. 정전용량 근접각·촉각센서의 구조 및 로봇에 장착된 정전용량 근접각·촉각센서】
(2)근접각 ToF 센서 개발
【그림43. 로봇에 장착된 근접각 ToF 센서 어레이】
(3)ToF, 정전용량 복합센서 개발
【그림44. ToF·정전용량 복합센서의 개념을 나타낸 모식도】
【그림45. 로봇에 장착된 ToF·정전용량 복합센서】
5. 로봇용 촉각센서의 미래전망
차세대 기능성 박막 동향(3)~물리·화학 기능 박막~(51~88페이지)
~물질의 계면은 특이한 성질을 가지고 있으며 물리, 화학적 성질을 활용한 다양한 기능성 박막재료가 탄생하고 있다~
1. 특이한 성질을 가진 계면
2. 주목되는 차세대 물리 및 화학 기능 박막
2-1. 초발수성 박막
2-2. 초친수성 박막
2-3. 항균성 박막
2-4. 가스베리어 박막
2-5. 물분리 박막
3. 차세대 물리·화학기능 박막의 시장규모 예측
【그림, 표1. 차세대 물리·화학기능 박막의 국내 및 WW 시장규모 예측(금액: 2019~2030년 예측)】
4. 차세대 물리·화학기능 박막 관련 기업·연구기관의 대응 동향
4-1. 학교법인 고가쿠인대학
【그림1. Wenzel 모델(위)과 Cassie 모델(아래】
【그림2. 투명 초발수 표면의 실험 플로우 차트】
【그림3. 진구의 세밀구조의 요철을 가진 역오팔 구조모델】
【그림4. 제작한 역오팔 구조 (위)표면 SEM상, (아래)단면 SEM상】
4-2. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
(1)친유성인데도 기름이 잘 미끄러지는 Liquid-like 표면
(https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20120313/pr20120313.html)
【그림5. 각종 기판표면에 분무한 기름방울(착색한 n-헥사데칸)의 상태 (a)이번에 개발한 기술에 의한 표면처리 (b)유기실란만의 표면처리 (c)퍼플루오로알킬실란 표면처리 (d)불소수지판 ((a)~(c)은 유리기판을 사용. 각 기판은 60° 경사, 분무 후 30초 경과)】
(2)친수성인데도 물이 잘 미끄러지는 Liquid-like 표면
(https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2018/pr20180319_2/pr20180319_2.html)
(3)착빙방지 기능이 있는 Liquid 표면
(https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2014/pr20141211/pr20141211.html)
【그림6. (a)개발한 이장 겔과 이장하지 않는 발액성분을 포함한 겔 표면의 상태 (b)이장 겔의 발액성 상태(각 시료는 약 20°에 경사 (I)및 (II)은 각각 마요네즈와 소스의 적하위치) (c)발액기구의 모식도】
(4)표면의 습윤성을 맞춤형으로 제어할 수 있는 표면처리 기술
【그림7. (a)이번에 개발한 중합개시층의 형성기술의 개요 (b)중합개시층을 형성한 각종 기판 (c)roll-to-roll 방식 도공으로 중합개시층을 형성한 PET필름의 롤(40cm×100m)】
【그림8. (a)이번에 사용한 모노머의 구조식과 이번에 개발한 폴리머브러시 제작기술의 개요 (b)Paint-on법에 의한 DMA 폴리머브러시 제작 전후의 PET 필름 외관, 투명성 및 물방울 접촉각】
4-3. 학교법인 도쿄공과대학
(1)고기능성 박막의 전기화학적 창제
①Silicon Oxy-Nitride 박막
【그림9. 실온에서의 전기화학적 SiON박막 형성을 위한 장치 모식도】
② 산질화탄탈 박막
③ 불소도프된 이산화티타늄 박막
【그림10. TiOx기의 복합 음이온 화합물층】
4-4. 국립대학법인 도쿄공업대학
(1)발수성과 항균·항바이러스 활성을 겸비한 혁신적 복합산화물 창제
(https://shingi.jst.go.jp/var/rev0/0001/0576/2019_titech_3.pdf)
【그림11. LMO의 제작 플로우】
【표1. 세균과 바이러스의 분류】
【그림12. LMO의 발수성능】
【그림13. LMO의 항균성능】
【그림14. LMO의 항바이러스 성능】
4-5. 국립대학법인 나가오카기술과학대학
【그림15. 플라즈마 CVD 장치 모식도】
【그림16. 마이크로파 플라즈마 발생 중의 Ar방전 상태】
【그림17. 아모르퍼스 CN막의 형성과정】
4-6. NASC Nanotechnology 주식회사
【그림18. 메디컬 나노코트의 바이러스 불활성화 메커니즘】
【그림19. 기존 항바이러스 코팅(왼쪽)과 메디컬 나노코트(오른쪽)의 표면상태 차이】
【그림20. 항바이러스성능평가시험(JIS R 1765)의 결과】
4-7. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)(1)
(1)분자막의 계면과학 및 분자머신에 대한 응용
【그림21. 거시적인 기계적 운동에 의한 분자의 방출(왼쪽)과 포획(오른쪽) 상태】
(2)매크로스케일력을 적용한 아미노산 키랄성 식별
【그림22. 기계적인 분자의 뒤틀림을 통한 아미노산의 분자 제어】
(3)액-액 계면에 생기는 부드러운 단백질 나노박막
【그림23. 부드러운 액-액 계면이 실현되는 간엽계 줄기세포의 신경분화 유도】
4-8. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)(2)
【그림24. 다공성 카본막을 모식적으로 제시한 단면도】
【그림25. 아조벤젠과 톨루엔의 분리(왼쪽), 디벤조티오펜의 제거율(오른쪽)】
【그림26. 다공성 카본막】
【그림27. 플라즈마 CVD 장치(왼쪽)와 연속 캐스팅 장치(오른쪽)】
5. 박막에 기대되는 효과
신·산업용 센서 시리즈(7) 온도센서 시장(시장동향편)(89~110페이지)
~산업기기의 고도화와 빌딩의 에너지절약 관리의 진전, 스마트하우스의 급증으로 수요가 더욱 확대, 특히 비접촉형 신장이 진행~
1. 머리말
1-1. 접촉형 온도센서의 주목특성
(1)접촉형은 '열평형' 상태에서 계측
【그림1. 접촉형 온도센서·온도계와 "열평형"】
1-2. 접촉형 온도센서의 종류별 특징
(1)주요 3방식이 65% 가까이를 차지
①열전대 (서모커플)
【그림2. 열전대(보호관 포함)의 구조 예】
②측온 저항체
【그림3. 백금 측온 저항 소자(위)와 측온 저항체의 구조(Mica bobbin형)】
③NTC 서미스터
【그림4. NTC 서미스터의 구조 예(리드형: 왼쪽, 칩형: 오른쪽)】
(2)기타 접촉형 온도센서
①광섬유 온도센서
【그림5. 표면온도 분포계측 방식별 비교(광섬유, 열전대, 열화상)】
②반도체 온도센서
【그림6. 반도체 온도센서의 제품 예와 응용사례】
③바이메탈 온도계
【그림7. 바이메탈 온도계의 구조와 제품 예】
④유리관 온도계
⑤온도 인디케이터(서모라벨)
【그림8. 온도 인디케이터의 구조와 제품(사례】】
1-3. 비접촉 온도센서의 종류와 특징
(1)적외선 방식의 수요 확대
【그림9. 근적외선·중적외선·원적외선 대역】
(2)열형 적외선센서의 주목 특성
①서모파일(열전퇴)
【그림10. 방사 온도계용 서모파일의 구조 예(개념도))】
【그림11. 방사 온도계의 기본 구조와 제품 사례】
②마이크로볼로미터
【그림12. 마이크로볼로미터의 원리(왼쪽)와 구조·제품 예(중·오른쪽)】
③초전형 센서
(3)양자형 적외선센서의 주목특성
【표1. 적외선센서의 종류와 특징】
【그림13. 양자형 적외선센서의 냉각장치와 수용용기의 사례(개념도)】
【표2. 각종 적외선센서 탑재 카메라】
2. 온도센서 관련 시장 최신동향
2-1. 접촉형 온도센서 시장개황
(1)온도센서의 총 시장규모 추이·예측
【그림·표1. 온도센서·온도계측기의 WW시장 내역(금액: 2019년)】
【그림·표2. 온도센서·온도계측기의 총 시장규모 추이·예측(금액: 2019-2024년 예측)】
(2)주요 3분야의 현황
【표3. 열전대·측온저항체·NTC 서미스터의 시장규모】
【그림·표3. 주요 접촉형 온도센서·계측기 이용분야 WW 시장(금액: 2019년)】
(3)기타 접촉형 제품의 시장개황
【그림·표4. 접촉형 온도센서·온도계측기 종류별 시장규모 WW 시장(금액: 2019년)】
≪차세대 시장 트렌드 ≫
선진적인 OTA 동향과 시장 추이(2)(111~121페이지)
~시간경과에 따라 변화하는 OTA-Advanced의 기능과 서비스, 시장성 판별이 중요해진다~
1. OTA, OTA Advanced의 기술·서비스 동향
1-1. 업로드 데이터 및 이를 이용하는 기능
(1)현재 기술·서비스 동향 개요
(2)향후의 움직임
【표1. 업로드 데이터 및 이를 이용하는 기능의 기술·서비스 동향】
1-2. 차량 - 센터에서 정보를 교환하는 각종 기능
(1)현재 기술·서비스 동향 개요
(2)향후 움직임
【표2. 차량 - 센터에서 정보를 교환하는 각종 기능의 기술 및 서비스 동향】
1-3. 정보취득(다운로드) 및 이를 이용하는 기능
(1)현재 기술·서비스 동향 개요
(2)향후 움직임
【표3. 정보취득(다운로드) 및 이를 이용하는 기능의 기술·서비스 동향】
2. OTA Advanced의 시장규모 예측
2-1. 업로드 데이터 및 이를 이용하는 기능
【표4. 업로드 데이터 및 이를 이용하는 기능의 시장 동향】
2-2. 차량 - 센터에서 정보를 교환하는 각종 기능
【표5. 차량 - 센터에서 정보를 교환하는 각종 기능의 시장동향】
2-3. 정보취득(다운로드) 및 이를 이용하는 기능
【표6. 정보취득(다운로드) 및 이를 이용하는 기능의 시장동향】
≪타임리 콤팩트 리포트≫
2020년판 소형 모터·산업용 모터 시장 현상과 장래전망(122~128페이지)
~기존 애플리케이션은 경쟁 시장으로
향후는 관련부품 등을 포함한 유닛 제품으로 제안이 호수~
1. 시장개황
2. 분야별 동향
소형모터 시장 동향
산업용 모터 시장 동향
3. 주목토픽
기존 애플리케이션 외에 향후 여러 종류의 모터 채용이 확대되는 추세
브러시 장착 DC 모터: 2020년은 의료 관련 기기 시장을 제외하고 모든 애플리케이션이 전년대비 감소
브러시리스 DC 모터: 2020년 HDD·의료기기 시장이 성장하고 있으나 전체 시장규모는 전년대비 98.4%로 추이
진동 모터: 리니어로 전환이 계속 진행되는 가운데, 5G 보급률은 예상보다 늦어져 시장규모는 전년 미달
스테핑모터: PM스테핑모터는 스마트폰용 출하가 시장침체를 커버
DC축류 팬: 향후 통신 관련 수요를 충족하기 위한 선수요에 기대
AC 인덕션 모터: 코로나19의 영향으로 주요 수요처인 신흥국 수출이 감소
4. 장래전망
【그림1. 소형모터 세계 시장규모 추이·예측 (수량: 2018년 실적~2022년 예측)】
【그림·표1. 서보모터 일본계 메이커 시장규모 추이 (수량: 2018년 실적~2022년 예측)】
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