KITECH 생산기술 전문지

인간형 로봇핸드와 다관절 그리퍼의 개발은 현재와 미래의 다양한 산업적 요구와 기술 발전 흐름에 따라 필수적인 과제로 부상하고 있다. 기존의 단순한 병렬 그리퍼나 흡착 방식은 일정한 형상이나 재질을 가진 물체에는 적절히 대응할 수 있지만, 다양한 형태와 특성을 지닌 비정형 물체에 대해서는 한계가 있다. 특히, 좁은 공간에서의 조립·삽입·분해와 같은 복잡하고 정밀한 작업을 수행하기 위해서는 유연하게 동작할 수 있는 손 구조가 필수적이다. 인간형 로봇핸드는 이러한 작업에 대해 높은 적응력을 보이며, 기존 자동화 장비로 대체하기 어려운 작업까지 수행할 수 있는 가능성을 제시한다. 또한 최근 들어 강화학습, 모방학습, 텔레오퍼레이션 기반 데이터 수집과 같은 기술이 각광받으면서, 이들 기술을 효과적으로 구현하기 위한 물리 플랫폼으로서의 인간형 로봇핸드의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이는 단순한 하드웨어 이상의 의미를 가지며, 지능형 로봇 시스템 구현을 위한 필수 구성 요소로 기능한다. 이와 같은 필요성에 대응하여 한국생산기술연구원에서는 총 16자유도의 인간형 로봇핸드 KITECH-Hand를 개발하고 이에 기반한 In-Hand Manipulation 등 고수준의 조작 기술을 선보인 바 있다. 해당 기술은 기술이전을 통해 Allegro-Hand 라는 이름으로 상용화되었으며 소형 경량 설계와 높은 기구적 정밀도를 갖추고 저렴한 가격 대비 우수한 성능을 제공하여 로봇공학, 인공지능, 조작 제어, 촉각 피드백 등의 다양한 분야에서 대표적인 연구용 플랫폼으로 확고히 자리 잡고 있다. 한편 Allegro-Hand 는 사람의 손의 구조를 모방하여 설계되어 사람손의 동작을 모방하는 연구용 플랫폼으로 적합하지만, 왼손과 오른손이 거울대칭 형상으로 별개의 방식으로 제어되어야 하는 점이나, 손가락의 개수가 대부분의 작업에서 필요한 것 보다 많아 (Redundency) 제어가 번거로운 등 생산현장에 직접 적용하기에는 부족한 점들이 있었다. 이에 따라 Allgero-Hand의 핵심적인 기능을 유지하면서도 생산현장의 적용에 좀 더 적합한 다관절 그리퍼 구조로 개선하는 것에 대한 수요가 꾸준히 제기 되어왔으며 이러한 요구사항을 만족시킬 수 있는 3지(指) 형태의 다관절 그리퍼의 개발이 수행되었다. 그동안 KITECH-Hand (또는 Allegro-Hand) 기술에 대해서는 다양한 논문을 통하여 그 기술이 널리 알려진 것과 달리 이에 기반한 다관절 그리퍼에 대해서는 아직 상세한 기술적 사항이 발표된 바 없어 본 전문지를 통하여 개발된 다관절 그리퍼의 설계와 적용에 대한 내용을 소개하고자 한다.

키워드 로봇핸드, 다관절 그리퍼, 조작 지능