로봇팔 AMBIDEX, 일상의 삶 속으로 팔을 뻗다

네이버랩스의 생활환경지능과 코리아텍의 로봇팔 메커니즘

네이버랩스의 Robotics 팀은 생활환경지능을 비전으로, 사람들이 살아가는 공간에서 실제 도움을 주는 로봇을 개발합니다. 이를 위해서는 일상 공간에서 자유롭게 움직일 수 있는 이동성, 삶의 맥락을 이해할 수 있는 인공지능, 그리고 다양한 노동력과 서비스를 제공할 팔과 손이 필수적입니다.

이 중 로봇팔은 로보틱스 연구 중에서도 특히 역사가 깊지만 주로 산업 현장에서 정밀/반복/고하중 작업에 적합한 형태로 발전되었기 때문에 일상의 공간으로 들어오기 어렵습니다. 대부분 무겁고 강성이 높아, 사람들이 닿았을 때 상당히 위험하기 때문입니다. 로봇팔이 사람의 일상에 들어오기 위해서는 하드웨어/제어/인식/지능 등 풀어야 할 숙제가 많습니다. 네이버랩스는 이를 장기 연구 과제로 삼아, 세계 최고 수준의 로봇팔 메커니즘 설계자와 산학 협업을 지속해 왔습니다. 코리아텍(한국기술교육대학교)과 개발한 AMBIDEX가 그 성과입니다.

사람의 팔이 지니는 고유한 특성을 로봇팔로

AMBIDEX의 연구 목표는 사람들과 안전하게 인터렉션할 수 있는 가볍고 유연한 로봇팔 개발입니다. 이는 기존 산업용 로봇에 적용된 기술로는 구현하기 어렵습니다. 단적으로 하이파이브의 예를 들자면, 사람들은 하이파이브를 할 때 초당 5m의 빠른 속도로 손을 움직입니다. 그럼에도 하이파이브 때문에 팔을 다쳤다는 사람은 찾기 어렵습니다. 하지만 그 대상이 산업용 로봇팔이라면, 그보다 더 느린 속도의 하이파이브에도 사람의 팔은 치명적인 부상을 당할 수 있습니다. 물론 역으로 로봇팔이 부서질 수도 있습니다. 다만 사람팔과 유사한 사양으로 작동하는 로봇팔 대부분이 20kg가 넘는다는 것을 생각하면, 부딪혔을 때 다치는 쪽은 사람이 될 확률이 압도적입니다.

하이파이브 외에도 사람들끼리 악수나 포옹, 혹은 적극적인 협동 작업이나 스포츠와 같은 팀플레이가 가능한 것은 결국 사람팔의 가벼운 무게와 유연한 관절 때문입니다. AMBIDEX는 바로 이 점에 착안했습니다. 사람의 팔이 지니는 고유한 특징과 장점에서 출발하여 기존 로봇팔과 전혀 다른 방식으로 접근했습니다.

와이어 구조를 통한 가벼움과 7개 자유도의 유연한 관절 구조

AMBIDEX의 핵심 기술은 독창적인 와이어 구조에 있습니다. 팔의 경량화를 위해서 무거운 구동기는 모두 어깨와 몸체 부분에 배치하고, 와이어를 이용해서 가벼운 팔을 구동하는 구조입니다. AMBIDEX의 무게는 심지어 일반적인 사람의 팔보다 가볍습니다. 구동부위 기준으로 2.6kg에 불과합니다. 바로 이 가벼움이 근본적인 안정성을 만들어냅니다. 빠른 속도로 움직여도 운동에너지를 크게 줄일 수 있기 때문입니다.

가벼움만이 강점의 전부는 아닙니다. AMBIDEX는 기존 산업용 로봇과 유사한 제어 성능과 정밀도를 가지고 있습니다. 기존의 와이어 구동 방식에서는 강도/강성이 심하게 저하되며 힘/정확도/제어 성능을 잃게 되는 문제가 있었습니다. 하지만 AMBIDEX는 모든 관절에 강도/강성을 증폭하는 혁신적인 동력 전달 메커니즘을 적용하여 이를 극복했습니다.

사람의 팔은 7개의 자유도를 가지고, 특히 손목은 3개의 자유도를 바탕으로 다양한 조작을 하는데 적합합니다. AMBIDEX 역시 인간과 같은 7개의 자유도를 가지고 있습니다. 인간과 유사한 관절 구조를 바탕으로 정밀한 동작과 빠른 동작, 높은 하중을 대상으로 하는 작업이 모두 가능하도록 설계되었습니다.

삶에 스며드는 로보틱스 기술

네이버랩스의 기술 비전인 생활환경지능은 먼 미래에 대한 상상이 아닌 삶에서 누구나 누릴 수 있는 제품과 서비스로서의 기술을 지향합니다. Robotics 팀 역시 마찬가지입니다. 실내를 자율주행하는 로봇 서비스의 대중화를 위한 AROUND가 있고, 삶과 공간을 이해하는 인공지능 기술 연구가 어우러집니다. AMBIDEX 역시 같은 맥락에서 진행되는 연구입니다. 로봇과 사람이 서로 격리되지 않도록 안전성 문제를 해결하고자 합니다. 또한 지나치게 느리고 소극적인 동작으로 제한된 협업만이 가능했던 한계도 벗어나고자 합니다. 사람들이 실제 삶에서 체감할 수 있는 도움을 주기 위한 목적입니다.

요리, 청소, 빨래, 서빙, 간병, 재활 등에 로봇이 실제로 도움을 되는 노동력을 제공하고자 할 때, 안전하고 유연하면서도 정밀한 작업이 가능한 AMBIDEX는 로봇 하드웨어 측면에서 새로운 돌파구가 될 것입니다. 네이버랩스는 앞으로도 일상에서 서비스를 제공할 수 있는 다양한 로봇 기술 연구를 위해 코리아텍을 비롯한 다양한 파트너들과의 협력을 지속해 나갈 예정입니다.

 

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