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브리지스톤, 인공 근육이 내장된 FA용 대형 소프트 로봇 핸드 개발
자동차 공장을 타깃으로 10kg 이상에 대응

브리지스톤이 자동차 등의 팩토리 오토메이션(FA)에 본격적으로 진출했다. 브리지스톤의 사내 벤처인 브리지스톤소프트로보틱스벤처스는 10kg 이상의 엔진 부품을 잡아 운반할 수 있는 대형 소프트 로봇 핸드를 개발. 공기압으로 구부러지는 고무 소재의 인공 근육이 내장되어 있다. 이미 자동차, 자동차 부품, 중공업 등 복수의 기업들이 시험적으로 도입하기 시작했다고 한다. 이 대형 소프트 로봇 핸드는 ‘팩토리 이노베이션 Week2026’(도쿄 빅사이트, 2026년 1월 21~23일)에서 처음으로 공개되었다.

전시 부스에서는 ‘14kg의 엔진 부품을 들어 올려 선반에 놓는다’, ‘자동차 부품인 도어 트림을 작업자에게 전달한다’ 등, 자동차 공장을 상정한 데모를 선보였다. 수지로 감싼 6개의 손가락을 갖추고 있으며, 공기압으로 부드럽게 잡을 수 있기 때문에 무게나 형태가 다른 부품을 하나의 로봇 핸드로 잡을 수 있다.

핸드 자체의 무게는 3kg대로, 일반적인 기계식 로봇 핸드에 비해 가벼운 것이 특징이다. 최대 0.5MPa의 공기압으로 구동되며, 필요한 공기량이 적어 강력한 컴프레서가 필요하지 않다. 공기를 공급하는 모터가 운반 중에 멈추어도 레귤레이터가 공기를 차단해, 잡은 동작 그대로 핸드가 정지하는 페일세이프 기능도 갖추고 있다.

제조 라인에 도입된 실적은 아직 없지만, 자동차 회사 등 수십 개 기업들이 시험 채택을 진행하고 있으며, 2026년 안에 본격적으로 제조 라인에 도입되는 것을 목표로 하고 있다. 소프트로보틱스벤처스의 오토야마(音山) 최고경영자(CEO)는 “피지컬 AI(인공지능)를 비롯해 사람이 개입하는 작업 영역의 자동화가 본격적으로 진행되기 시작했다. 우리에게 2026년은 승부의 해이다. 우선 1~2개의 제조 라인에 도입되는 실적을 만들고 싶다.”라는 포부를 밝혔다.

-- 인공 근육, 고무와 판스프링, 아라미드 섬유로 굽힐 수 있어 --
인공 근육의 구조는 단순하다. 고무 튜브는 아라미드 섬유로 덮여있다. 공기를 주입해 고무 튜브를 부풀리면 아라미드 섬유가 반경 방향으로 당겨진다. 하지만, 아라미드 섬유는 고무 튜브와 같은 신축성을 가지고 있지 않기 때문에 반경 방향으로 부풀어 오른 만큼 섬유가 당겨져 축 방향으로 수축한다. 마름모 형태로 수축하는 ‘팬터그래프’와 같은 이미지이다.

그렇다면 굽힘은 어떻게 가능해졌을까? 굽히고 싶은 방향의 뒷면에 판스프링을 내장. 이를 통해 고무 튜브가 팽창할 때의 굽힘 방향이 결정된다. 고무 튜브와 판스프링, 그리고 이를 감싸는 아라미드 섬유로 인공 근육의 굽힘을 실현했다. 이 인공 근육의 내구성은 “백만 번 반복해도 괜찮다.”(브리지스톤 담당자)라고 한다.

-- 피막을 고안해 균열 방지와 미끄럼 방지 효과 --
로봇 핸드의 대형화를 위해 인공 근육을 감싸는 피막에도 공을 들였다. 브리지스톤은 지금까지 500g이나 2~3kg 정도의 작은 부품을 피킹하는 작업용으로 소형 로봇 핸드를 제공해 왔다. 이것은 흰색 실리콘으로 덮여 있지만, 실리콘은 균열 진행성이 빠르다. 대형의 날카로운 금속 부품을 잡을 때 파손될 가능성이 있다.

내구성을 확보하기 위해 대형 로봇 핸드를 나일론 섬유로 덮은 뒤, 니트릴로 코팅해 대형 금속 부품을 잡아도 잘 찢어지지 않도록 했다. 파지(把持) 대상 부품에 기름이 묻어 있는 경우도 많기 때문에 미끄럼 방지용으로 피막 표면에 미세한 요철을 만들었다.

실제로 소프트 로봇 핸드의 내구성은 인공 근육보다 외장부에 크게 좌우된다. 실제로 물건을 운반할 때 외장부가 마모되기 쉽기 때문이다. 내구성 시험에서도 내부의 인공 근육보다 외측 피막이 먼저 한계에 도달하는 경우가 많았다고 한다.

인공 근육은 공기압뿐만 아니라, 유압과 수압으로도 구동할 수 있지만, 시장 개척은 공기압을 중심으로 진행할 방침이다. 브리지스톤은 원래 2010년대에 내각부 주도의 혁신적 연구개발 추진 프로그램(ImPACT) ‘터프 로보틱스 챌린지’의 일환으로 도쿄공업대학(현 도쿄과학대학) 등과 함께 유압으로 움직이는 인공 근육 개발을 추진해 왔다. 실제로 유압으로 구동하는 것이 인공 근육으로서 10배의 힘을 낼 수 있다고 한다. 하지만, 기름은 인공 근육으로부터 새어나올 때 제어가 어렵고, 공기에 비해 안전성 측면에 대한 우려도 존재한다. 오토야마 CEO는 “우선 공기압 방식부터 민간에서 실적을 쌓아 나가겠다.”라고 말한다.

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