정밀하게 손끝으로 물체 집는 초경량 '로봇 인공손'

신민기 한국기계연구원 대구융합기술연구센터 의료로봇연구실 선임연구원(오른쪽)과 안보현 선임기술원이 개발한 로봇 의수를 살펴보고 있다. 기계연 제공.

단순한 동작 명령만으로 손끝으로 정밀하게 물체를 집고 파지(움켜쥠)가 가능한 초경량 로봇 의수(인공손)가 개발됐다. 의수 착용이 필요한 국내 환자들이 현재 해외 제품에 의존하고 있는 가운데 국내 제품 경쟁력을 높일 수 있는 기술이 확보된 것이다. 

한국기계연구원(기계연)은 신민기 대구융합기술연구센터 의료로봇연구실 선임연구원 연구팀이 링키지-와이어 복합 구동 방식과 부족구동 메커니즘을 통해 절단장애인이 다양한 물체를 안정적으로 파지할 수 있는 로봇 의수를 개발했다고 29일 밝혔다. 부족구동은 하나의 구동기로 여러 관절이나 움직임을 제어할 수 있는 기술이다. 

기존 로봇 의수는 고정된 파지 궤적 때문에 다양한 형상의 물체를 안정적으로 움켜쥐기 어려웠다. 연구팀의 링키지-와이어 복합구동 메커니즘은 관절 등이 서로 연결된 링크 방식의 자연스러운 파지 궤적, 강한 손끝 집기, 와이어를 이용한 물체 파지 등으로 정밀하면서도 안정적으로 움켜쥐는 동작을 구현할 수 있다. 

연구팀은 하나의 구동기로 엄지손가락의 내전, 외전, 굴곡, 신전(늘여 펼침) 움직임을 개별적으로 제어할 수 있는 부족구동 기반 엄지 메커니즘도 개발했다. 상용 제품들은 수동형 관절이나 2개의 구동기를 사용해 엄지의 사용성이 제한되거나 무게가 증가하는 문제가 있었으나 연구팀의 기술은 단일 구동기로 2개의 서로 다른 움직을 제어할 수 있어 경량성과 사용성이 높아졌다. 

단순 동작 명령으로 다양한 물체를 안정적으로 파지하고 경량화로 사용자 부담을 줄이며 효율적인 파지로 에너지 소비까지 줄일 수 있는 연구팀의 기술은 현재 특허 출원이 완료된 상태다. 연구팀은 기술이전 및 제품화 절차를 진행 중이다. 

신 선임연구원은 “이번에 개발된 로봇 의수는 사람들이 물체를 잡을 때 무의식적으로 세세한 손동작을 수행하는 것처럼 보다 자연스럽게 의수를 자신의 신체처럼 사용할 수 있게 만들 것으로 기대한다”며 “휴머노이드 로봇에 적용하면 필요 연산량을 줄여 효율성과 응답 속도, 범용성 측면에서 우수한 성능을 발휘할 것으로 예상한다”고 말했다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]