"새끼손가락 없어도 괜찮아" 드릴 뚫고 너트 조이는 로봇 '아틀라스'

|스마트투데이=박재형 기자| 현대차그룹의 로봇 전문 계열사 보스턴다이나믹스가 1일(현지시간) 4개의 손가락으로 구성된 차세대 로봇 핸드(Hand)를 최초로 공개했다. 이와 함께 이 로봇 손을 장착한 휴머노이드 로봇 '아틀라스'가 실제 도구를 다루는 영상도 선보이며 단순 이동을 넘어 복합적인 조작 능력을 증명했다.

사람의 작업 공간과 공구를 그대로 공유해야 하는 휴머노이드 로봇에게 손은 정밀 작업 능력을 좌우하는 핵심 부품이다. 영상 속 아틀라스는 드릴 비트를 집어 드릴에 직접 끼운 뒤, 스위치를 눌러 나무에 구멍을 뚫는 시연을 펼쳤다. 작은 너트를 손끝으로 잡아 회전시켜 조이고, 드럼 스틱을 손가락으로 돌리거나 골프공 두 개를 한 손 안에서 부딪치지 않게 굴리는 등 섬세한 움직임도 무리 없이 소화했다.

이러한 정밀 조작의 비결은 엄지를 포함한 4개의 손가락에 총 13자유도(Degree of Freedom)를 구현한 설계에 있다. 여기서 '자유도'란 로봇 관절이 독립적으로 움직일 수 있는 방향의 수를 뜻한다. 이 수치가 높을수록 인간의 관절처럼 부드럽고 다채로운 동작을 만들어낼 수 있다. 아틀라스는 엄지에 4개, 나머지 세 손가락에 각각 3개의 자유도를 부여해 사람과 유사하게 물체를 쥐거나 방향을 바꾸는 조작이 가능해졌다.

다섯 개가 아닌 네 개의 손가락을 채택한 것은 설계 복잡도를 줄이면서 내구성과 비용 합리성을 높이기 위한 최적의 선택이었다. 보스턴다이나믹스에서 아틀라스의 행동 조작 기술 개발을 총괄하는 알베르토 로드리게즈는 “엄지손가락의 개수부터 새끼손가락의 필요성까지 다양한 디자인을 검토했다”며 “실험, 시뮬레이션, 3D 프린팅 목업 등을 통해 최적의 설계 방식을 고민했고, 전체 팀 개발자들이 직접 새끼손가락을 고정한 채 하루종일 근무한 결과 ‘손가락 하나는 없어도 되겠구나’라고 판단했다”고 밝혔다.

새로운 로봇 손은 사람의 손과 비슷한 크기로 제작돼 기존 산업용 도구를 무리 없이 사용할 수 있다. 구조를 단순화하고 부품을 모듈화해 수리가 용이하며, 손끝과 손바닥에는 압력 기반의 촉각 센서를 촘촘히 달아 물체와 닿을 때 발생하는 미세한 힘의 변화까지 감지한다.

아틀라스의 기술 개발에는 '심투리얼(Sim-to-Real)' 방식이 적극적으로 쓰였다. 심투리얼이란 가상 시뮬레이션 공간에서 로봇을 수없이 반복 학습시킨 뒤 그 결과값을 실제 물리적 로봇에 이식하는 인공지능 학습법이다. 이를 통해 로봇 파손 위험과 비용을 줄이고 개발 속도를 크게 끌어올릴 수 있다. 연구진은 가상환경에서 모터 토크와 마찰력 등을 다양하게 바꿔가며 강화학습을 진행해 실제 환경 변수에 유연하게 대응하도록 했다.

한편 보스턴다이나믹스는 최근 현대차그룹의 제조 현장을 모사한 '로보틱스 메타플랜트 응용 센터(RMAC)'를 열었다. 이곳은 아틀라스가 실제 산업 데이터를 수집하고 검증하는 공간이다. 이 공간을 통해 보스턴다이나믹스는 이른바 '데이터 플라이휠' 구축에 속도를 낼 예정이다. 데이터 플라이휠은 무거운 쇳바퀴(플라이휠)가 한 번 탄력을 받으면 맹렬하게 도는 것처럼, 로봇이 수집한 양질의 데이터가 AI 성능을 높이고 향상된 AI가 다시 더 많은 데이터를 끌어모으며 빠르게 선순환하는 구조를 의미한다.