13자유도·촉각센서 적용…아틀라스, 드릴·너트 체결까지 수행
현대자동차그룹의 로봇 전문 계열사 보스턴다이내믹스가 사람처럼 공구와 부품을 정교하게 다룰 수 있는 차세대 로봇 핸드를 공개했다. 휴머노이드 ‘아틀라스’가 단순 이동을 넘어 실제 제조 현장에서 연속적이고 복합적인 작업을 수행하는 단계로 진화하고 있다는 평가다.
보스턴다이내믹스는 1일(현지시간) 네 개 손가락과 13자유도(Degree of Freedom)를 적용한 차세대 로봇 핸드를 처음 공개했다고 밝혔다.
새로운 핸드를 탑재한 아틀라스는 드릴 비트를 집어 전동 드릴에 끼운 뒤 나무에 구멍을 뚫고 작은 너트를 손가락으로 돌려 체결하는 작업을 수행했다.
드릴 작업은 공구 손잡이를 안정적으로 잡으면서 버튼을 동시에 조작해야 하고 너트 체결은 미세한 힘 조절과 손 안에서 물체의 위치를 바꾸는 ‘인핸드 매니퓰레이션’ 기술이 필요하다.
아틀라스는 드럼 스틱을 손가락으로 회전시키거나 골프공 두 개를 한 손 안에서 동시에 움직이는 모습도 선보였다. 형태와 재질, 마찰 특성이 다른 물체에 맞춰 각 손가락의 힘과 움직임을 조절하는 능력을 구현했다는 게 회사 측 설명이다.
차세대 핸드는 엄지를 포함해 네 개 손가락으로 구성됐다. 엄지손가락에는 네 개, 나머지 세 손가락에는 각각 세 개의 자유도를 적용해 총 13자유도를 구현했다. 이를 통해 물체를 집는 것뿐 아니라 손 안에서 위치나 방향을 바꾸는 정교한 작업까지 가능하도록 설계했다.
사람의 손과 비슷한 크기를 유지해 기존 산업 현장에서 사용하는 작업 공간과 공구를 별도 변경 없이 활용할 수 있도록 한 것도 특징이다. 주요 부품은 모듈화해 내구성과 정비 편의성, 향후 양산 가능성까지 고려했다.
손가락을 다섯 개가 아닌 네 개로 설계한 것은 산업 현장의 효율성을 고려한 결과다. 보스턴다이내믹스는 산업용 로봇 적용 사례를 분석해 설계 복잡도와 전력 소비, 비용, 내구성, 수리 편의성 등을 종합적으로 검토했다고 설명했다.
아틀라스의 행동 조작 기술 개발을 총괄하는 알베르토 로드리게즈는 “엄지손가락의 개수부터 새끼손가락의 필요성까지 다양한 디자인을 검토했다”며 “실험과 시뮬레이션, 3D 프린팅 목업 등을 통해 최적의 설계를 찾았다”고 말했다.
차세대 핸드에는 촉각 센싱 기술도 적용됐다. 손끝과 손바닥에 압력 기반 촉각 센서를 배치해 물체와 접촉할 때 발생하는 미세한 힘의 변화까지 감지한다.
보스턴다이내믹스는 가상환경에서 로봇을 학습시킨 뒤 실제 로봇에 적용하는 ‘심투리얼(Sim-to-Real)’ 방식도 활용하고 있다. 모터 토크와 마찰, 물체 형상, 외부 충격 등 다양한 조건을 시뮬레이션한 뒤 강화학습을 통해 실제 환경에 대응하는 조작 능력을 높이는 방식이다.
현대차그룹은 아틀라스의 제조 현장 적용을 위한 실증도 확대하고 있다. 보스턴다이내믹스는 ‘로보틱스 메타플랜트 응용 센터(RMAC)’를 통해 현대차그룹의 실제 산업 환경을 모사한 공간에서 제조 작업 데이터를 수집하고 있다.
RMAC에서 확보한 데이터를 기반으로 학습과 현장 적용, 피드백, 재학습을 반복하는 데이터 플라이휠을 구축해 아틀라스의 제조 현장 투입 속도를 높인다는 계획이다.
