사람처럼 손끝으로 물건 잡는 ‘로봇 손’ 개발

생산기술硏 배지훈 박사팀

현재 개발된 휴머노이드 로봇은 두 발로 걷고 달리고 춤추며, 악수할 수 있는 단계에 도달한 상태다. 하지만 로봇공학자들은 이 같은 휴머노이드 로봇이 해결해야할 숙제로 완벽한 손 기능을 갖춘 로봇 손 개발을 꼽고 있다.

이 같은 로봇 손을 만드는 기술은 로봇기술을 좌우하는 핵심 영역이다. 물론 산업현장에서 사용되는 정밀한 로봇 손이 있지만 단순 반복적인 작업을 넘어 고차원적인 작업을 수행할 수 있으려면 사람의 손과 같이 다양한 동작을 구현할 수 있는 로봇 손이 필수적이기 때문이다.

한국생산기술연구원 로봇인지제어연구팀 배지훈 박사팀은 최근 이 같은 로봇 손이 움직이는 위치, 속도, 거리 등의 정보를 이용해 다양한 손동작 및 물체 파지를 구현하는 제어기술을 개발하는 데 성공했다. 이 로봇 손은 4개의 손가락과 총 16개의 관절로 구성돼 있다. 사람의 손처럼 물건을 잡을 수 있으며, 물건을 잡은 상태에서 물건의 위치나 방향을 조작할 수 있다.

인간형 로봇 손은 크게 집게형, 덱스트러스(손재주) 방식 등으로 제작되는데, 생기원이 개발한 로봇 손은 손재주 방식을 활용했다.

총 16개의 관절로 4개의 손가락을 움직일 수 있으며, 사람의 손을 생체ㆍ해부학적으로 분석한 데이터를 기반으로 제작됐다. 무게 1.1kg, 길이 23cm로 인간의 손보다 30% 정도 크지만 사람처럼 손끝으로 물건을 잡을 수 있다는 것이 특징이다.

배지훈 박사는 “생체학적 데이터에 따르면 사람의 손이 수행할 수 있는 동작은 손가락 4개로도 충분하다”며 “이 로봇 손은 움켜잡기 및 집기 동작이 가능하다”고 설명했다. 로봇 손에는 전동모터와 기어 등의 구동기와 관절각도 센서 그리고 제어와 통신을 위한 전자부품 및 장비가 내장돼 있다.

연구팀은 “로봇의 양 팔에 부착된 로봇 손을 움직이려면 여러 가지 복합적인 제어 기술이 필요하며, 팔이 움직일 때의 관절의 각도, 위치, 힘 또한 정밀하게 계산해 반영해야 된다”고 설명했다. 로봇 손이 물체를 놓치지 않게 하려면 손가락이 내야하는 힘을 정확히 계산해 각 모터에 적절한 전류를 입력하고 입력한 전류가 모터에 정확히 흐르고 있는지의 상황을 실시간으로 피드백 받아야 한다.

연구팀은 사람의 손 모양을 충실히 모방하기보다는 사람의 손이 수행할 수 있는 기능을 구현하는데 주안점을 뒀다.

로봇 손을 서비스용 로봇의 팔에 부착하기 위해서는 소형화와 제어기술과 인지능력 보강도 필수적으로 이뤄져야만 한다. 이를 위한 연구·개발도 지속적으로 진행 중이다.

구본혁 기자/