기계연, 촉각센서 가진 ‘인간형 로봇 손’개발

손가락 4개, 16개 관절, 12개 모터 사용…사람 손처럼 동작


[아이뉴스24 최상국 기자] 한국기계연구원이 달걀을 집거나 가위질을 하는 등 일상생활의 다양한 물체를 잡고 조작할 수 있는 사람 손 크기의 ‘인간형 로봇 손’을 개발했다.

일부 기능에 특화된 단순 로봇손이 아닌 다양한 상황에 자유롭게 적용할 수 있는 범용 구조로 제작돼 다양한 로봇 팔에 장착할 수 있으며, 무게 대비 쥐는 힘도 세계 최고 수준으로 산업현장은 물론 일상생활에까지 로봇 손의 활용이 더 확대될 것으로 기대된다.

한국기계연구원이 개발한 촉각센서 일체형 로봇 손 [기계연]

기계연 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실 도현민 박사 연구팀이 개발한 '인간형 로봇 손'은 사람 손가락의 움직임과 구조를 모사해 사람 손처럼 물체를 조작할 수 있도록 만들었다. 4개의 손가락과 16개의 관절이 각 방향으로 움직일 수 있도록 12개의 모터가 사용됐다. 각 손가락은 독립적으로 움직인다.

연구팀은 로봇 손의 손가락을 사람의 손과 비슷한 수준으로 움직이게 하기 위해 좁은 공간에서도 자유롭게 움직일 수 있는 메커니즘을 개발했다. 특히 손가락을 움직이는 구동부를 손바닥 내부에 장착해 모듈화에도 성공했다. 기존의 로봇 팔 구조를 변경할 필요 없이 로봇 손을 쉽게 장착할 수 있도록 해 활용도를 높인 것이다.

또한, 기존 상용 로봇 손 보다 가볍고 힘도 세다. 개발한 인간형 로봇 손의 무게는 1㎏ 이하지만, 3㎏ 이상의 물체를 들 수 있다.

연구팀은 물체와 접촉을 감지할 수 있는 촉각 기능을 부여하기 위해 힘 측정 센서를 개발하고 손가락 끝과 마디, 손바닥에 장착했다. 손가락 끝에 장착된 힘 센서는 지름 15㎜, 무게 5g 이하의 초소형 센서로, 로봇 손과 물체가 접촉할 때 손가락 끝에서 감지되는 힘의 크기와 방향을 측정할 수 있다. 물건을 쥐는 힘을 조절하는 핵심이다.

또 손가락 마디와 손바닥에는 서울대학교와 공동 개발한 피부형 촉각 센서도 장착했다. 피부형 촉각 센서는 로봇 손과 물체의 접촉 시 접촉 부위의 분포와 힘을 측정한다.

기계연이 개발한 로봇손은 원통형, 구형, 상자형, 얇은형, 기타 등 손가락이 물건을 잡는(파지) 형태별로 87종의 물체에 대해 특징벡터 기반 파지형상을 생성하고 파지전략을 학습했다.[기계연]

도현민 책임연구원은 “인간형 로봇 손은 사람 손의 섬세한 움직임을 모방해 우리가 일상생활에서 사용하는 도구 등 다양한 물체를 다루기 위해 개발했다”며 “또 로봇 손의 ‘파지’ 작업 알고리즘과 로봇의 조작 지능을 연구하기 위한 플랫폼으로도 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부의 ‘멀티모달인식 기반으로 일상생활환경의 다양한 물체를 파지 조작하고 도구 활용 작업이 가능한 로봇 작업 제어 기술 개발’ 과제의 일환으로 수행됐으며 '손가락 기구 및 이를 포함하는 로봇 핸드’에 대해 국내외 특허를 출원했다.

최상국기자 skchoi@inews24.com

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