아주대 연구팀, 강력한 힘·섬세한 조작 능력 갖춘 '고성능 인간형 로봇 손' 개발

기존 상용 로봇 팔에 장착, 다양한 로봇 산업과 서비스 분야에 활용 가능

아주대 김의겸 교수 연구팀이 개발한 '일체형(All-in-one) 인간형 로봇 손' 모습   [사진=아주대]

아주대학교 연구팀이 16일 "강력한 악력을 가지면서 동시에 섬세한 도구 조작도 가능한 인간형 로봇 손을 개발하는 데 성공했다"며 "로봇 손 구동을 위한 모든 구성요소가 자체 내장된 데다 기존의 로봇 손들로는 불가능했던 여러 작업이 가능해 앞으로 다양한 분야에 활용될 전망"이라고 밝혔다. 
 
아주대 김의겸 교수(기계공학과)는 이날 촉각 센서와 구동기를 비롯한 모든 구성요소를 포함한 일체형(All-in-one) 인간형 로봇 손 개발에 성공했다고 발표했다. 

이번에 개발한 로봇 손은 일상 생활에 필요한 대부분의 도구를 조작할 수 있을 뿐 아니라 인간 수준의 자유로운 움직임이 가능하며 이번 연구 성과는 저명 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난 15일자에 온라인 게재됐다.

논문 제목은 ‘링크 구동 기반의 모든 구성요소가 통합된 인간형 로봇 손 (Integrated Linkage-Driven Dexterous Anthropomorphic Robotic Hand)’이며 이번 연구에는 제1저자 및 교신저자로 김의겸 아주대 교수(기계공학과)가, 공동 제1저자로 정다운 고려대 박사과정 학생이 참여했고 한국기계연구원(KIMM) 로봇메카트로닉스실과의 협력 연구로 진행됐다. 
 

연구팀이 개발한 로봇 손은 강력한 악력을 가지면서 동시에 섬세한 도구 조작이 가능하며 특히 로봇 손이 들 수 있는 무게는 18kg에 달해 기존의 로봇 손들로는 불가능했던 △맥주 캔 찌그러뜨리기 △무거운 아령 들기 등을 수행할 수 있으며 이와함께 섬세한 움직임과 높은 자유도를 필요로 하는 다양한 도구의 사용도 가능하다.

연구팀은 이 로봇 손을 활용해 △가위로 종이 자르기 △핀셋으로 작은 칩 옮기기 등을 시현하는 데 성공했다.
 
인간형 로봇 손은 로봇 말단 장치 중 가장 작업의 영역이 넓고 활용성 역시 매우 높아 국내·외 많은 연구자들이 인간형 로봇 손에 대해 활발한 연구를 해왔지만 사람 손 수준의 자연스러운 움직임과 강한 악력, 촉각에 기반한 섬세함까지를 모두 구현해 내기에는 여러 한계가 있었으며 무엇보다 로봇 손은 우수한 성능을 얻기 위해 촉각 센서, 구동기, 제어기 등의 구성 요소를 필요로 해 로봇 팔뚝 형태에 추가 모듈도 포함돼야 했다. 

추가 모듈은 로봇 손과 상용 로봇 팔과의 결합을 어렵게 하는 요소가 된다.
 

 김의겸 교수 모습 [사진=아주대]

김의겸 교수팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 촉각 센서와 구동기, 제어기 등의 모든 구성 요소를 로봇 손 자체에 내장시켜 완성해 냈으며 모든 구성 요소가 일체화(All-in-one)된 형태로 높은 자유도와 강한 악력, 정밀한 제어가 모두 가능한 고성능 로봇 손을 구현해 냈다고 설명했다. 
 
김 교수는 “손가락 크기의 좁은 공간에서 인간 손가락과 같은 3자유도의 독립적 움직임을 구현해 내는 것은 쉽지 않은 과제”라며 “링크 기반의 새로운 메커니즘 기술을 개발함으로써 이를 해결할 수 있었고 덕분에 기존 상용 로봇 팔과의 결합이 용이했다”며 “로봇 제어 연구, 딥러닝이나 강화학습 연구 등에도 적용 가능해 산업계와 우리 사회의 여러 영역에서 널리 활용되기를 기대한다”고 했다.
 
이번 연구는 아주대학교 정착연구비 지원과 한국기계연구원 창의도전형 과제 지원으로 수행됐다.