사람 손가락 움직임·구조 모사해 물체·도구 조작 가능
손가락 4개·관절 16개로 독립적으로 움직이도록 설계

한국기계연구원이 달걀을 집거나 가위질을 하는 등 일상생활에서 물체나 도구를 조작할 수 있는 사람 손 크기의 인간형 로봇손을 개발했다.

이는 범용 구조로 제작돼 다양할 로봇팔에 장착 가능하며 무게 대비 쥐는 힘도 세계 최고 수준으로 산업현장은 물론 일상생활까지 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
기계연 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실 도현민 박사 연구팀은 사람 손가락의 움직임과 구조를 모사해 동일한 방식으로 물체를 조작하는 인간형 로봇 손을 개발했다고 밝혔다.

인간형 로봇손은 4개의 손가락과 16개의 관절로 이뤄져 있으며 각 방향으로 움직일 수 있도록 12개의 모터가 사용됐다. 각각의 손가락은 독립적으로 움직이도록 설계됐다.

또한 사람 손과 비슷한 수준으로 손가락이 움직일 수 있도록 좁은 공간에서도 다자유도로 움직이는 메커니즘을 개발·적용했다. 손가락을 움직이는 구동부를 손바닥 내부에 장착해 모듈화하고 기존의 로봇 팔 구조를 변경하지 않고도 로봇 손을 장착할 수 있도록 디자인했다.
이번에 개발된 로봇손은 기존 상용 로봇손보다 가볍고 힘도 세다. 인간형 로봇손의 무게는 1kg 이하지만 3kg 이상의 물체를 들 수 있다.

연구팀은 물체와의 접촉을 감지하는 촉각 기능을 부여하기 위해 힘 측정 센서를 개발하고 손가락 끝과 마디, 손가락에 이를 장착했다. 손가락 끝에 장착된 힘 센서는 지름 15mm, 무게 5g 이하의 초소형 센서로 로봇손과 물체가 접촉할 때 손가락 끝에서 감지되는 힘의 크기와 방향을 측정할 수 있다. 로봇손 기술의 핵심은 물건을 쥐는 힘을 조절하는 것이다.

손가락 마디와 손바닥에는 서울대학교와의 공동연구를 통해 개발한 피부형 촉각 센서를 장착했다. 피부형 촉각 센서는 로봇손과 물체가 접촉할 경우 접촉 부위의 분포와 힘을 측정할 수 있다.
도현민 기계연 책임연구원은 “인간형 로봇손은 사람 손의 섬세한 움직임을 모방해 우리가 일상에서 사용하는 도구 등의 물체를 다루기 위해 개발됐다”며 “지금까지 개발된 상용 로봇손의 경우 촉각 센서를 내장하는 동시에 손가락 구동부를 손바닥 내부에 장착한 모듈형 제품이 없어 활용에 한계가 있었지만 이번에 개발된 로봇손은 알고리즘과 로봇 조작 지능 연구 등 플랫폼 개발까지 수행할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 산업통상자원부가 주관하는 멀티모달인식에 기반해 일상생활환경의 다양한 물체를 파지 조작하고 도구 활용 작업이 가능한 로봇 작업 제어 기술 개발 과제의 일환으로 수행됐다.