교차형 유연힌지 구조 적용한 신개념 로봇핸드기술
산업체 협동로봇분야 및 스마트 산업용 로봇에 적용
대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양)은 윤동원 로봇공학전공 교수 연구팀이 사람 손과 같이 정교하고 유연한 인간형 로봇핸드(Robot Hand) 핵심 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 제작이 간편하고 외부 충격에도 강해 산업체 협동 로봇 등 다양한 스마트 로봇 분야에 적용이 기대된다.
최근 산업현장에서는 자동화 시스템을 통한 업무 효율을 높이기 위해 로봇 비중이 증가하고 있다. 특히 다양한 강성의 물체를 움켜쥐거나 조립하는 등의 고도의 작업을 위해 로봇핸드가 주로 사용된다. 이러한 정밀 로봇핸드 제어를 위해 구름베어링 기반 볼베어링 회전 조인트가 주로 사용된다. 하지만 가격이 비싸고 조립이 까다로우며 외부 충격에 고장나기 쉬워, 이를 대체하기 위한 다양한 유연 조인트가 개발되고 있다.
윤 교수 연구팀은 기존 유연구조 로봇핸드 강성을 보강한 새로운 구조의 로봇핸드를 고안했다. 손가락 마디에 맞게 형상이 변형된 유연힌지를 마디 하나당 4개씩 적용해 2쌍이 X자 형태로 교차 배치되게 설계했다. 실험을 통해 기존 베어링 기반 로봇핸드보다 3축 방향으로 충격을 46.7% 더 흡수하는 것을 입증했다. 특히 모터 제어가 없는 부족구동 와이어 메커니즘으로 다양한 형상 물체를 잡아 최대 4kg 무게까지 버틸 수 있음을 확인했다.
유연한 재질과 독특한 구조를 활용해 필요한 방향의 강성을 키워 우수한 파지 능력을 구현하고 유연구조를 활용해 높은 충격 흡수율을 동시에 구현한 점이 특징이다. 값비싼 소재와 복잡한 공정이 필요 없어 제작비 절감 효과도 크다.
윤동원 교수는 “기존 로봇핸드에 비해 제작이 용이해 가격 경쟁력이 있으며 유연힌지 장점을 가지면서 가반하중을 증대시켜 실제 산업현장에 적용하기 쉽다”며 “다양한 산업 제조 현장, 서비스 로봇 등에 상용화될 수 있도록 후속 연구를 진행하겠다”고 말했다.
DGIST 로봇공학전공 양준모 석박사통합과정생과 김정석 석사졸업생이 공동1저자로 참여했고, 한국연구재단 신진연구지원사업으로 수행된 이번 연구 결과는 최근 로봇분야의 최상위 국제학술지 '소프트 로보틱스(Soft Robotics)' 온라인으로 게재됐다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
