국내 연구진이 360도 전방위 압력을 정밀하게 감지할 수 있는 로봇 손가락 개발에 성공했다. 물체의 강성에 맞춰 잡는 힘을 조절할 수 있는 지능형 로봇핸드 기술이 개발돼 초정밀 물체인지의 혁신을 가져다줄 것으로 보인다. 

한국전자통신연구원(ETRI)은 공기압을 기반으로 인가되는 방향과 상관없이 매우 정밀하게 압력을 감지할 수 있는 촉각센서 신기술을 개발했다고 밝혔다. 상용화 시점은 기술이전을 거쳐 올 하반기로 보고 있다.

ETRI는 ㈜원익로보틱스 로봇핸드 제품인 ‘알레그로 핸드(Allegro Hand)'를 개발해서 글로벌 Big Tech 기업인 Meta Platforms, Google, Nvidia, Microsoft, Boston Dynamics 등에 공급하는 로봇핸드 글로벌 시장점유율 1위 회사와 상호협력을 체결하고 관련 성과를 27일부터 사흘간 서울 코엑스에서 개최되는 『스마트공장·자동화산업전(SFAW 2024 SFAW (Smart Factory + Automation World) : 스마트공장·자동화산업 분야 아시아 대표 국제전시회)에 공동 전시한다고 밝혔다.

ETRI가 소개하는 촉각센서 기술은 사람 손가락과 유사한 강성(모듈러스 물체의 강성을 나타내는 특징 중 하나로, 재료의 경도·연도를 나타내는 수치로 표시되며 주로 탄성계수 또는 탄성 모듈러스로 불림)과 형상을 갖는 로봇 손가락이다. 단단한 물체부터 변형가능한 부드러운 물체까지 모두 유연하게 다룰 수 있다. 

연구진은 본 기술이 기존 3D 형상의 로봇 손가락에 적용되는 압력센서가 물체를 잡는 방향에 따라 왜곡된 신호를 보였던 기술적 한계를 극복했다고 설명했다. 성능·신뢰성 측면에서도 우수해 로봇 손기술의 지능화에 새로운 장을 열었다는 평가다.

본 기술의 핵심은 3차원 손가락 형태에서도 여러 방향에서 인가되는 압력을 정밀하게 감지할 수 있는 능력과 사람의 손처럼 자연스럽게 물체를 다룰 수 있는 유연성을 동시에 제공한다는 점이다. 

연구진은 본 로봇 손가락 기술에 전방위 압력감지가 가능한 에어챔버형 유연 촉각센서 기술과 고분해능 신호처리 회로 기술, 물체의 강성 정보를 실시간 파악할 수 있는 지능형 알고리즘 기술이 결합되어 고도화되었다고 설명했다. 연구진은 이번 전방위 촉각센서가 내장된 로봇 손가락 개발로 로봇이 제조, 서비스 분야 등 다양한 분야에서 더욱 복잡하고 섬세한 작업을 수행할 수 있게 될 것으로 기대했다. 

ETRI는 촉각센서 기술을 통해 로봇이 다양한 물체를 더 정밀하게 조작하고 인간과의 상호작용을 크게 개선할 수 있을 것으로 보고 있다. 

연구진은 센서의 정밀 압력 감지 능력에 더해 로봇 손가락이 압력 변화에 따라 LED 색상이 변화하도록 개발해 사용자에게 직관적인 피드백을 제공하게 만들었다. 진동 감지 및 무선통신 기능을 통합함으로써 로봇과 인간 간 소통도 더욱 강화했다.

또한, 연구진이 개발한 센서는 압력이 인가되는 부위에 센서가 직접 노출되지 않아 로봇 손처럼 지속적인 접촉에도 장기간 안정적 동작이 가능해 로봇핸드 응용 분야 확장성이 더욱 향상했다. 기존 촉각센서는 압력이 가해지는 부분에 직접 센서가 배치되어 있어 고장 확률이 상대적으로 높았다.

ETRI 지능형부품센서연구실 김혜진 책임연구원은 “본 센서 기술이 로봇과 인간 간 상호 작용을 한 단계 발전시키고 로봇이 우리 사회와 산업에 더욱 깊숙이 통합될 수 있는 기반을 마련했다”고 말했다. 

향후 연구진은 손가락 한 마디를 넘어 로봇손 전체가 인간과 같은 촉감을 가지도록 개발할 계획이다. 아울러, 압력뿐 아니라 온도, 습도, 광, 초음파 등 인간 감각 능력을 뛰어넘는 초감각 손 개발까지 확장할 계획이다.

㈜원익로보틱스와 업무협력으로 촉각센서로 물체를 인식하고 유연하게 힘을 제어할 수 있는 로봇손까지 개발했다. 이번 연구성과는 로봇의 촉각 기능을 한 단계 끌어올린 혁신적 기술로 평가되며 연구진은 앞으로 센서를 통해 로봇이 인간의 손처럼 물체를 다루고 세계를 느낄 수 있도록 다양한 연구를 계속해 나갈 계획이다. 

연구진은 지난해 토마토 크기와 신선도 촉감까지 판단하는 지능형 로봇 그리퍼 기술을 개발, 촉감정보를 판단하는 11종의 토마토를 98.7% 정확도로 구분해 내는 기술 개발에 성공한 바 있다.

본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술평가원(KEIT)의 “자유형상 고집적 융복합센서를 위한 유연인장 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발”의 일환으로 수행되었다.