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Nikkei Electronics_2022.8 Emerging Tech (79~81)

꽃이나 바나나도 잡을 수 있는 로봇핸드
브리지스톤, 로봇의 ‘공백지대’를 공략한다

브리지스톤이 타이어 사업의 뒤를 이을 가능성으로 로봇핸드 개발에 나서고 있다. 타이어에서 쌓은 노하우를 살려, ‘로봇의 공백지대’를 공략한다는 방침이다. “부드럽지만 파지력은 강하다”(브리지스톤)라는 특징을 앞세워 2024년도를 향한 사업화를 목표로 한다.

2022년 3월, 도쿄 빅사이트에서 개최된 ‘국제로봇전’의 일각에서는 사람들로 북새통을 이뤘다. 주목을 받았던 것은 촉수처럼 생긴 유연한 로봇핸드로, 브리지스톤이 ‘33년만’(브리지스톤)에 국제로봇전에 출전해 선보인 것이었다. “사과나 바나나를 들어 올리는 시연회에 산업용 로봇업체 담당자들이 번갈아 가면서 구경을 왔었다”라고 브리지스톤 탐색사업개발의 오토야마(音山) 제1부문장은 회상한다.

이 회사의 로봇핸드가 높은 관심을 받았던 이유는 형태나 크기가 다른 물체를 ‘적절한’ 힘으로 잡는 로봇핸드 개발이 어렵기 때문이다. 개발품의 포인트에 대해 “구부러지는 인공 근육이어야 한다”라고 브리지스톤 사업개발 기획부의 야스이(安井) 씨는 설명한다. 그러나, 처음부터 이 기능을 준비하고 있었던 것은 아니다. 물건을 잡는 것이 아니라, 로봇핸드를 유연하게 움직이는 액추에이터(인공 근육)로서 개발하고 있었기 때문이다.

“원래는 정부 프로젝트의 일환으로, 초기에는 주로 유압식으로 개발했었다”라고 오토야마 씨는 당시 상황을 설명한다. 이는 내각부 및 혁신적 연구개발 추진 프로그램(ImPACT)의 프로젝트로서, 2017년에 도쿄공업대학 공학원 스즈모리(鈴森) 교수와 공동으로 개발했었다. 브리지스톤으로서는 중장기 사업전략(2020년 수립)을 위한 신사업 모색이라는 의미도 있었다고 한다.

브리지스톤이 당시 상정하고 있던 것은 인명구조용 로봇의 인공근육으로서의 활용이다. 개발품은 바나나 1개 무게의 인공 근육으로, 약 30kg의 물체를 들어 올릴 수 있다고 한다(브리지스톤). 또한 외부로부터의 충격도 흡수할 수 있기 때문에 로봇핸드에 사용한다면 임팩트 드릴을 사용해 벽에 구멍을 뚫는 일 등이 가능해진다.

고무 인공 근육의 기초 연구로서의 개발은 순조롭게 진행되어 원하던 성능을 실현할 수 있었다. 그러나 실용화를 눈앞에 두고 제동이 걸렸다. 그것은 브리지스톤이 유연하지만 강한 파지력을 낼 수 있는 로봇핸드의 이점을 살리는 수요처를 확보하지 못했기 때문이다.

-- 고객의 ‘요구 사항’에서 발상 --
이 상황이 일변한 것은 개발을 착수한지 3년이 지난 2020년이다. 브리지스톤 사내에서 개최한 엔지니어 워크숍에서 구부러지는 인공근육이라는 발상이 탄생했다고 한다.

실제로는 “워크숍 연회장에서 인공 근육을 손가락으로 보는 아이디어를 참고한 것이 계기가 되었다”(야스이 씨). 인공근육 자체가 물건을 잡는 모습은 지금까지 본 적이 없었으며 충격적이었다(야스이 씨).

그로부터 로봇핸드 개발로 이어진 것은 같은 해 고객의 ‘요구 사항’을 들었기 때문이라고 한다. 브리지스톤은 응용처의 수요를 찾기 위해 ‘약 200사’(오토야마 씨)의 고객들로부터 작업에서의 어려움 등을 직접 묻고 파악한 결과, ‘로봇핸드가 부족하다’라는 의견에 도달한 것으로 알려졌다. 이러한 고객의 ‘요구 사항’이 구부러지는 인공 근육의 아이디어와 결합된 것이다.

현재의 로봇핸드는 어떤 대상물을 일정한 힘으로 잡을 수는 있지만, 여러 종류를 한꺼번에 대응하는 것은 어렵다. 대상물에 맞춘 적절한 힘 조절로 물건을 잡으려면 고정밀도의 액추에이터나 센서가 필요하다. 요구 사항은 분명했지만, 대응할 수 있는(시판의) 하드웨어가 없었다고 한다. 이것이 로봇의 공백지대가 되고 있었던 것이다.

고무인공근육을 사용한 로봇핸드의 경우, 힘 조절을 세밀하게 조정하지 않아도 물건을 손상시키지 않고 잡을 수 있다. 고무 재료가 개체의 경도(硬度) 차이를 흡수하기 때문에 ‘적당한 힘’(브리지스톤)으로도 유연하게 잡을 수 있기 때문이다. 꽃과 같이 섬세한 힘을 필요로 하는 대상에도 대응할 수 있다.

이렇게 브리지스톤은 공백지대였던 적응성이 높은 로봇핸드 개발에 성공했다. 대상이 과일과 같은 가벼운 것이기 때문에 유압식에서 공압식으로 변경했다고 한다. 공압식은 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 유지보수가 용이하다는 이점이 있었다. “무거운 대상물을 잡는 용도로 사용할 경우, 유압식으로도 유연하게 변경이 가능하다”(브리지스톤)라고 설명한다.

향후의 용도로서 상정하는 것은 물류, 소매업의 백야드(Back-Yard)나 개호 분야이다. 그 다음으로 전기자동차(EV)의 충전 케이블 등도 시야에 넣고 있다. 인공근육을 활용하면 EV로의 자동 급전이 실현될 수 있을지도 모른다.

브리지스톤은 고무 인공 근육을 차기 ‘중기 사업계획’(2024~2026년)의 하나로 규정했다. 2024년도 사업화를 목표로 하고 있으며, 2022년 가을부터 겨울쯤 유상 대여를 추진할 계획이다.

현재의 과제가 되고 있는 것이 ‘로봇 개발의 노하우가 적다’는 것이다(오토야마 씨). 사업화를 위해서는 로봇핸드의 제어 성능이나 센싱의 추가적인 향상이 필요하다. 그 것을 위해서 “부업 인재 등을 적극적으로 모집해 활용해 나가고 싶다”라고 오토야마 씨는 강조한다.

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