Magnetic Robotics Lab
AI로봇전공 남재광
Magnetic Robotics Lab은 자기장 기반의 첨단 로봇 기술을 연구하는 선도적인 연구실로, 외부 자기장을 이용해 다양한 환경에서 정밀하게 구동되는 자기로봇과 이를 위한 자기구동시스템 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 인체 내부에서 진단 및 치료를 수행할 수 있는 의료용 자기로봇 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖추고 있습니다.
연구실에서는 혈관, 소화기관, 뇌 등 인체의 다양한 기관 내에서 활용 가능한 초소형 자기로봇을 설계하고, 이들이 외부 자기장에 의해 무선으로 정밀하게 제어될 수 있도록 다양한 자기구동 및 제어 시스템을 개발하고 있습니다. 이러한 자기로봇은 기존 의료기기 대비 소형화와 정밀성이 뛰어나며, 환자의 부담을 최소화하는 동시에 치료의 효율성을 극대화할 수 있습니다.
자기구동시스템(Magnetic Navigation System)은 고출력, 고주파 자기장을 생성하여 자기로봇의 이동과 조작을 지원합니다. 연구실은 최대 400mT의 자기장을 생성할 수 있는 세계 최고 수준의 시스템을 개발하였으며, 자기장 제어 기술을 통해 다수의 로봇을 동시에 제어하거나, 복잡한 환경에서의 정밀한 위치 추적이 가능합니다. 이러한 기술은 IEEE Transactions on Industrial Electronics, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 등 국제 저널에 다수의 논문으로 발표되었습니다.
연구실의 연구 성과는 다양한 특허와 실용화 기술로 이어지고 있으며, 실제 의료 현장 적용을 위한 캡슐내시경, 혈관치료용 로봇, 약물전달 로봇 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 또한, 휴머노이드 로봇용 유압 구동기, 6자유도 레그 테스트 베드 등 로봇공학 전반에 걸친 융합 연구도 활발히 진행 중입니다.
앞으로 Magnetic Robotics Lab은 자기장 기반 로봇 기술의 한계를 극복하고, 차세대 의료 및 산업용 로봇의 실용화와 상용화를 목표로 지속적인 연구개발을 이어갈 계획입니다. 이를 통해 인간의 삶의 질 향상과 첨단 의료기술 발전에 기여하고자 합니다.
Magnetic Field Control
Magnetic Robots
Magnetic Navigation System
자기장 기반 의료용 자기로봇 개발
Magnetic Robotics Lab에서는 외부 자기장을 이용하여 인체 내부에서 진단 및 치료를 수행할 수 있는 첨단 의료용 자기로봇을 개발하고 있습니다. 자기로봇은 외부에서 자기장을 조절함으로써 무선으로 구동되며, 혈관, 소화기관, 뇌 등 다양한 인체 기관 내에서 정밀하게 이동하거나 특정 부위에 약물을 전달하는 등 다양한 의료적 역할을 수행할 수 있습니다. 이러한 자기로봇은 기존의 내시경이나 수술 기구에 비해 훨씬 더 미세하고 정밀한 조작이 가능하여, 환자의 부담을 최소화하고 치료의 효율성을 극대화할 수 있습니다.
연구실에서는 혈관치료용 자기로봇, 카테터, 소화계용 캡슐로봇 등 다양한 형태의 의료용 자기로봇을 설계 및 제작하고 있습니다. 예를 들어, 혈관 내 폐색된 부위를 뚫거나 약물을 정확히 전달하는 로봇, 소화기관 내에서 자동으로 미생물 샘플을 채취하는 캡슐형 로봇 등이 대표적입니다. 이러한 로봇들은 외부 자기장에 의해 에너지를 공급받기 때문에 소형화가 용이하며, 인체 내에서의 안전성과 효율성을 동시에 확보할 수 있습니다.
이러한 연구는 IEEE Transactions on Industrial Electronics, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 등 세계적으로 권위 있는 학술지에 다수 게재되었으며, 실제 임상 적용을 위한 다양한 특허와 기술이 확보되어 있습니다. 앞으로도 Magnetic Robotics Lab은 의료 현장에서 실질적으로 활용될 수 있는 차세대 자기로봇 기술 개발에 주력할 예정입니다.
고출력 자기구동시스템 및 자기장 제어 기술
본 연구실은 자기로봇을 정밀하게 구동하기 위한 고출력 자기구동시스템(Magnetic Navigation System)과 자기장 제어 시스템 개발에 집중하고 있습니다. 자기구동시스템은 다양한 형태의 전자석과 회로를 이용하여 인체 내부 또는 실험 환경에서 원하는 위치와 방향으로 자기장을 생성할 수 있도록 설계됩니다. 특히, 최대 400mT의 고출력 자기장을 생성할 수 있는 시스템을 개발하여, 세계 최고 수준의 자기장 강도를 구현하고 있습니다.
자기장 제어 시스템은 자기로봇의 위치와 자세를 실시간으로 추적하고, 피드백 제어 및 다중 로봇 동시 제어(multi-agent control)와 같은 첨단 제어 기법을 적용합니다. 이를 통해 자기로봇이 복잡한 인체 환경에서도 안정적으로 이동하고, 정밀한 작업을 수행할 수 있도록 지원합니다. 또한, magnetic localization 기술을 활용하여 로봇의 위치를 자기적으로 추적하는 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 자기구동 및 제어 기술은 의료용 자기로봇뿐만 아니라, 다양한 산업 및 연구 분야에도 적용될 수 있는 핵심 기반 기술입니다. 연구실은 관련 특허와 논문을 다수 보유하고 있으며, 실제 의료 현장 및 산업 현장에 적용 가능한 실용적 시스템 개발을 목표로 하고 있습니다.
1
Hybrid Hydrogel-Magnet Actuated Capsule for Automatic Gut Microbiome Sampling
Y. P. Lai, T. Lee, D. Sieben, L. Gauthier, J. Nam, E. Diller
IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2024.05
2
Robot-aided magnetic navigation system for wireless capsule manipulation
S. Im, S. Kim, J. Yun, J. Nam
Micromachines, 2023.02
3
Resonance-based design of wireless magnetic capsule for effective sampling of microbiome in gastrointestinal tract
J. Nam, Y. P. Lai, L. Gauthier, G. Jang, E. Diller
Sensors and Actuators A: Physical, 2022.08
1
휴머노이드 로봇용 유압 구동기 기반의 6자유도 레그 테스트 베드 개발
3
자기장으로 능동 구동되는 캡슐내시경과 자기구동시스템 개발