산업 분석: 휴머노이드 로봇 – 정교한 손: 테슬라의 업그레이드된 디자인과 센싱의 핵심 역할

정교한 손은 다양하고 복잡한 작업을 수행하기 위해 강력한 하중 지지력, 촉각 인지 능력, 높은 동작 제어 정밀도, 그리고 다자유도(DOF) 이동성을 제공해야 합니다. 따라서 정교한 손은 높은 진입 장벽을 가진 기술이며 휴머노이드 로봇 설계의 핵심 요소입니다.

테슬라는 휴머노이드 로봇 옵티머스의 손을 22자유도(DOF)의 정교한 손으로 업그레이드했습니다. 이는 이전 세대의 11자유도에서 거의 두 배에 달하는 수치입니다. 이러한 획기적인 발전으로 더욱 정교한 움직임과 조작이 가능해졌습니다.

2024년 특허 출원 내용을 바탕으로 볼 때, 테슬라의 3세대 의수는 유성 기어박스, 볼 스크류, 케이블 힘줄 등을 특징으로 하는 힘줄 구동 방식을 채택할 가능성이 높습니다. 모터와 스크류는 팔뚝에 내장되어 있습니다. 모터의 회전은 스크류를 통해 직선 운동으로 변환되고, 이 스크류는 손가락 뼈에 연결된 힘줄을 당깁니다. 손목 움직임으로 인한 힘줄 변형을 상쇄하기 위해 자전거 브레이크 케이블과 유사한 메커니즘으로 단단한 스프링이 힘줄 주위에 감겨 있습니다.

유니트리 로보틱스는 중국을 대표하는 휴머노이드 로봇 개발업체 중 하나입니다. 이 회사의 로봇은 뛰어난 동작 제어 및 균형 유지 능력을 보여주지만, 정교한 손동작은 정밀도와 디자인 면에서 여전히 테슬라 옵티머스에 비해 뒤처집니다.

최근 유니트리는 자체적으로 정교한 로봇 손 연구 개발 프로젝트를 시작했으며, AI 알고리즘 엔지니어, 기계 엔지니어, 풀스택 메카트로닉스 전문가를 적극적으로 채용하고 있습니다. 이는 로봇 손 기능 향상을 핵심 경쟁력으로 삼고 전략적으로 집중하고 있음을 보여줍니다.

센서 통합은 정교한 로봇 조작을 가능하게 하는 데 핵심적인 역할을 합니다. Ziwei Xia 등이 제시한 바에 따르면, 정교한 로봇 손에 사용되는 센서는 내부 센서와 외부 센서로 분류됩니다. 센서 처리는 계획, 제어, 학습의 세 가지 수준에서 이루어집니다.

내부 센서는 관절의 위치, 힘, 토크를 모니터링하여 실시간 피드백을 제공함으로써 오류를 줄이고 동작 정확도를 향상시킵니다. 이는 역동적인 환경에서 정밀한 작동을 위해 필수적입니다.

외부 센서에는 근접 센서, 촉각 센서 및 멀티모달 센서가 포함됩니다. 근접 센서는 접근 단계에서 손과 목표물 사이의 거리를 추정하는 데 도움을 주며, 촉각 센서는 접촉 시 접촉력과 물체의 속성에 대한 물리적 피드백을 제공합니다.

초기 촉각 센서는 주로 힘과 압력 측정에 초점을 맞췄습니다. 이러한 센서는 일반적으로 손가락 끝에 내장되며 압전 효과를 이용하여 다차원적인 힘을 감지합니다. 그러나 공간 해상도가 부족하고 접촉 위치를 감지하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다.

이러한 문제를 극복하기 위해 다중 배열 촉각 센서가 점차 보편화되고 있습니다. 그러나 이러한 센서 대부분은 단일 모드만 감지할 수 있어 압력은 감지하지만 온도, 질감 또는 기타 환경 요인은 감지하지 못합니다.

바로 여기서 전자 피부가 중요한 역할을 합니다. 다양한 유형의 데이터를 포착할 수 있는 멀티모달 센서를 통해 로봇은 인간의 피부를 모방하여 힘, 온도, 질감 등을 감지할 수 있습니다. 결과적으로 전자 피부는 다양한 산업 분야에서 정교한 로봇 시스템의 실용화를 가속화할 것으로 기대됩니다.