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Start Up Innovation / Science
다섯 손가락 로봇, 이젠 사람의 손 수준으로
더블기연, 과일 및 공구를 자유자재로 집을 수 있게

다관절 암(Arm) 로봇의 진보가 눈에 띄고 있는 가운데 그 흐름이 로봇의 손가락에까지 미치고 있다. 산업용 로봇 제조업체 더블기연(技硏)(가나가와 현)은 부드러운 과일이나 단단한 공구도 집을 수 있는 다섯 손가락 로봇 핸드를 개발했다. 본래 의수를 위해 개발된 이 로봇 핸드는 공장을 중심으로 서비스 현장에서의 성력화(省力化)에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

더블기연은 1월, 도쿄 시내에서 열린 국제전시회에 다섯 손가락 로봇 핸드 ‘F-Hand’를 전시했다. 어른의 손 정도의 크기로 사람의 손처럼 손가락마다 3개의 관절을 가지고 있다. 금속 봉 2~3개로 구성되어 있는 일반 로봇 핸드와는 달라 관람객의 눈길을 끌었다.

와다(和田) 사장은 F핸드의 특징에 대해 “딸기와 같은 부드러운 물체를 잡을 수 있고 전동 드릴과 같은 공구를 힘껏 잡는 것도 가능하다”라고 설명했다. 5개의 손가락과 관절이 다 존재하기 때문에 작은 물체를 부서뜨리지 않고 잡을 수 있고, 사람이 손으로 물건을 잡을 때 사용하기 편리하도록 설계되어 있는 공구 및 핸들도 잘 잡을 수 있다. 3kg의 철 아령을 잡는 것도 가능하다.

기존의 로봇 핸드에는 0.01도의 미세한 각도로 손가락을 움직일 수 있는 제품도 있었다. 하지만 F핸드의 하드웨어에는 ‘협조 링크 기구’가 있을 뿐이다. 사람의 ‘어깨’에 해당하는 실이 관절을 가진 손가락과 연동되어 움직임을 조절한다. 이것은 핸드의 손목 부근에 있는 모터와 연결되어있어 모터가 회전하면 실이 당겨져 손가락이 구부려지는 것이다. 사람의 관절을 참고해 개발한 것으로 목표물에 자연스럽게 손가락 안쪽이 닿아서 잡는 포즈를 취하게 된다.

더블기연과 공동으로 개발한 도쿄도립산업기술고등전문학교의 후카야(深谷) 조교수는 “물체를 잡을 때 닿는 표면을 늘렸다”라고 설명했다. 로봇 핸드에 모터를 많이 탑재할 경우 제어가 복잡하고 무거워지며 비용도 많이 든다. 모터와 제어 시스템이 적어도 자유롭게 움직일 수 있는 구조가 필요했다.

‘어깨’라는 아이디어가 도입된 F핸드는 센서가 필요 없다. 대신 더블기연의 적외선 3D카메라 시스템을 이용한다. 3D카메라로 목표물이 어떤 것인지를 파악하고 프로젝터에서 목표물에 적외선을 발사해 반사되어오는 시간을 통해 위치 정보를 얻는다.

앞으로는 목표물에 따라 손가락의 모양이나 잡는 강도가 달라지도록 하기 위해 사전에 인공지능(AI)에 ‘귤의 경우는 이 정도의 강도’ ‘복숭아는 크고 부드러워 손가락 모양은 이렇게’ 등, 사물에 따라 잡는 방법을 기억하도록 한다. 모터의 회전은 7단계로 나뉘어져 잡는 강도를 조절한다. 더블기연은 3년 후의 F핸드 판매를 목표로 이러한 시스템을 개발할 계획이다.

-- 원래는 의수를 상정 --
더블기연은 개발 초기에 F핸드를 의수로 이용되는 것을 상정. 세 손가락의 의수는 쉽게 눈에 띄기 때문에 다섯 손가락의 제품이 필요하다고 생각했다. 협조 링크 구조를 생각해낸 것도 모터 등이 늘어나게 되면 무거워져 의수로써 사용이 불편하기 때문이었다.

현재는 의수로서의 용도는 생각하고 있지 않으며 제조, 물류, 식품 분야에서의 이용을 전망하고 있다. 예를 들어 부품 가공 공장에서 구멍을 뚫는 전동 드릴이나 나사를 조이는데 사용하는 스패너를 잡고 정해진 루트로 팔을 움직인다면 사람을 대신할 수 있다. 물류 라인에서 바코드 스캐너로 상품의 바코드를 읽는 등의 용도로 기업과 협업해 개발해나갈 계획이다.

-- 세 손가락 로봇 시장의 10배로 --
F핸드는 공장 등 산업 시설뿐만 아니라 서비스업에서도 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 인간형 로봇에 장착되어 로봇의 프로그램에 따라 상품을 운반하거나, 집어서 사람에게 전해주는 등의 동작이 가능하다.

현재 더블기연은 F핸드의 판매 가격을 30만엔 정도로 상정하고 있다. 와다 사장은 산업용 세 손가락 로봇 핸드를 판매해온 경험을 통해 “다섯 손가락 로봇 핸드 시장은 세 손가락의 10배가 될 것이다”라고 전망하고 있다.

다섯 손가락 로봇 핸드는 타사도 개발하고 있다. 스큐즈(SQUSE, 교토 시)의 제품은 반찬이나 도시락을 담는 등의 용도로 이용될 수 있다. 도시락 공장에는 인력부족이 심화되고 있어 사람의 작업을 대신할 수 있는 다섯 손가락 로봇 핸드에 대한 수요가 있을 것으로 보고 있다.

스큐즈의 핸드 로봇은 사람의 근육 대신 사용되는 공기압 액츄에이터가 25개 정도 들어있다. 공기를 주입하는 양 등을 조절해 손가락의 구부리고 펴는 것을 제어한다. 스큐즈의 로봇 핸드는 카메라로 목표물을 촬영해 위치와 크기를 파악. 로봇 핸드의 손가락 끝에 압력을 감지하는 센서 등이 있어 물체에 닿았는지를 파악한다. 로봇 핸드를 제어하는 프로그램을 포함해 가격은 1대 당 198만엔(소비세 별도).

시미즈(清水) 스큐즈 회장은 “양산하게 된다면 가격을 1대 당 수 만엔 정도로 하고 싶다”라고 말한다. 로봇 핸드의 진화로 로봇은 더욱 인간의 능력에 가까워지고 있으며 산업 구조를 변화시키고 있다.

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