현대자동차그룹의 로봇 전문 계열사 보스턴다이나믹스가 손가락 4개로 구성된 차세대 로봇 핸드를 처음 공개했다.
새로운 핸드를 탑재한 휴머노이드 로봇 '아틀라스'는 전동 드릴로 나무에 구멍을 뚫고 작은 너트를 손끝으로 조였다. 사람처럼 손가락 5개를 구현하는 대신 4개 손가락에 총 13자유도를 적용해 정밀 조작 능력과 내구성, 비용 효율성을 함께 고려한 것이 특징이다.
보스턴다이나믹스는 1일(현지시간) 차세대 로봇 핸드와 이를 장착한 아틀라스의 작업 영상을 공개했다.
유튜브 'Boston Dynamics'
영상에서 아틀라스는 드릴 비트를 집어 전동 드릴에 끼운 뒤 손잡이를 잡고 나무에 구멍을 뚫었다. 공구를 안정적으로 쥔 상태에서 손가락으로 작동 버튼까지 눌렀다.
작은 너트를 손끝으로 집어 돌려 체결하는 동작도 선보였다. 손가락별 힘을 조절하면서 손안에서 부품의 위치와 방향을 바꾸는 '인핸드 매니퓰레이션(In-Hand Manipulation)' 기술이 적용됐다.
얇고 긴 드럼 스틱을 손가락 사이에서 회전시키거나 골프공 두 개를 한 손에 넣고 위치를 바꾸는 작업도 수행했다.
산업 현장의 공구와 작업 공간은 대부분 사람이 사용하는 것을 기준으로 설계돼 있다. 기존 생산시설을 그대로 활용하려면 로봇 손의 정밀한 조작 능력이 중요하다.
손가락 4개에 13자유도... 정밀 조작 능력 높여
유튜브 'Boston Dynamics'
총 자유도는 13개다. 엄지손가락에 4개, 나머지 손가락 3개에는 각각 3개의 자유도가 적용됐다. 손가락을 벌리거나 끝부분을 세밀하게 움직이며 작은 물체를 집고 손안에서 위치와 방향을 바꿀 수 있다.
보스턴다이나믹스는 사람의 손과 비슷한 크기를 유지하면서도 산업 현장에서 반복적으로 사용할 수 있는 강도와 내구성을 확보하는 데 초점을 맞췄다.
보스턴다이나믹스는 산업 현장에서 필요한 기능과 구조적 효율성을 따져 손가락 수를 4개로 정했다.
개발 과정에서는 실험과 시뮬레이션, 3D 프린팅 목업을 활용해 작업 성능과 구조적 복잡성, 전력 소모, 비용, 내구성 등을 비교했다.
알베르토 로드리게즈 보스턴다이나믹스 연구원은 "엄지손가락의 개수부터 새끼손가락의 필요성까지 다양한 디자인을 검토했다"며 "실험과 시뮬레이션, 3D 프린팅 목업 등을 통해 최적의 설계 방식을 고민했다"고 밝혔다.
유튜브 'Boston Dynamics'
개발자들이 직접 새끼손가락을 고정한 채 일상적인 업무를 수행하는 실험도 진행했다.
로드리게즈 연구원은 "개발자들이 직접 새끼손가락을 고정한 채 하루 종일 근무한 결과 손가락 하나는 없어도 되겠다고 판단했다"고 설명했다.
회사 측은 손가락 하나를 줄이면 구동장치와 제어 부품 수를 줄여 부피와 전력 소모, 제조비용을 낮추고 정비 편의성도 높일 수 있다고 설명했다.
손끝·손바닥에 촉각 센서... 미세한 힘까지 감지
차세대 핸드에는 촉각 센싱 기술도 적용됐다. 손끝과 손바닥에 압력 기반의 촉각 센서를 배치해 물체와 접촉할 때 발생하는 작은 힘의 변화까지 감지하도록 했다.
공구를 쥐거나 작은 부품을 다룰 때 물체가 미끄러지는지, 접촉 위치가 달라지는지를 감지해 손가락의 힘과 움직임을 조절할 수 있다.
유튜브 'Boston Dynamics'
학습에는 가상환경에서 로봇을 훈련한 뒤 실제 하드웨어에 적용하는 '심투리얼(Sim-to-Real)' 방식이 활용된다.
보스턴다이나믹스는 실제 로봇의 모터 토크와 마찰, 물체 형상 등을 가상환경에 반영하고 다양한 조건을 바꿔가며 강화학습을 진행하고 있다.
이를 통해 가상환경에서 학습한 동작과 실제 로봇의 움직임 사이의 오차를 줄인다. 작업 도중 발생하는 외부 간섭이나 물체의 재질 변화 등도 학습 조건에 포함해 실제 제조 현장에서의 대응 능력을 높이고 있다.
2028년 현대차 미국 공장 투입...제조 작업 확대
보스턴다이나믹스는 아틀라스의 제조 현장 투입 준비도 진행하고 있다.
보스턴다이나믹스는 최근 '로보틱스 메타플랜트 응용 센터(RMAC)'를 열고 아틀라스의 제조 작업 학습과 검증을 진행하고 있다.
유튜브 'Boston Dynamics'
RMAC은 현대차그룹의 생산 환경을 모사한 실증 공간이다. 아틀라스가 제조 작업 데이터를 수집하고 학습한 뒤 실제 현장에 적용하고, 현장에서 다시 확보한 데이터를 재학습에 활용하는 구조다.
현대차그룹은 2028년부터 미국 생산시설에 아틀라스를 단계적으로 투입할 계획이다. 초기에는 부품 분류와 배치 작업을 맡기고 이후 조립 등 더 복잡한 공정으로 적용 범위를 넓힌다.