아주대 연구팀, 세계 최초 배선 작업(케이블링)하는 로봇손 개발

경기 아주대학교 김의겸 교수(기계공학과) 연구팀이 그동안 로봇이 하기 가장 어려운 작업으로 꼽혔던 ‘케이블링(배선 작업)’을 정밀하게 수행할 수 있는 로봇 손(gripper, 그리퍼) 기술을 개발했다.

그동안 가전제품이나 자동차 제조 공정에서 전선을 연결하는 작업은 전선 특유의 유연성 때문에 자동화가 어려워 대부분 사람의 손에 의존해 왔다.


김 연구팀은 ‘최소한의 자유도(DOQ, degree of freedom)로 구성한 그리핑 메커니즘’을 기반으로 새로운 로봇 손(그리퍼)을 설계했다. 이는 로봇의 관절과 움직임을 복잡하게 만드는 대신 꼭 필요한 핵심 움직임만으로 정교한 기능을 구현했다. 로봇은 구조가 단순해져 제작 비용이 저렴해지면서도 전선을 평평하게 잡는 방식(평행 파지)과 손가락 끝으로 꼬집듯 잡는 방식(핀치 파지)을 모두 자유자재로 구사할 수 있게 됐다.

김 교수팀의 로봇은 ‘촉각 센서’를 따로 달지 않고도 로봇이 전선의 상태를 알아차릴 수 있다. 연구팀은 외부에서 가하는 힘을 로봇 손의 내부 모터에 흐르는 전류 변화를 분석해 외부에서 가해지는 힘을 정확히 측정해내는 ‘내재적 센싱(Intrinsic Sensing)’ 기술을 성공적으로 적용했다. 로봇은 모터의 힘만으로 전선을 놓치지 않았는지, 지금 얼마나 세게 잡고 있는지, 전선의 어느 부분을 건드리고 있는지를 실시간으로 파악한다. 통상 로봇들은 마찰력이 커서 미세한 감지가 불가능했지만, 연구팀은 로봇 손의 설계를 효율화해 이를 가능하게 만들었다.

이번 연구 결과는 기계공학 및 로봇 제어 분야에서 세계적으로 권위 있는 학술지인 3월호 온라인판에 게재됐다.



김 교수는 “로봇 공학의 난제였던 케이블링 작업을 로봇으로 구현한 사례는 세계적으로도 매우 드문 성과”라며 “산업 현장에서 배선 작업 등 섬세한 작업의 자동화에 기여할 수 있기를 바란다”고 밝혔다.

논문의 제1저자인 박지범 학생(석박통합과정)도 “이 기술이 실제 제조 현장에 적용되어 우리나라 산업 발전에 기여하기를 희망한다”고 전했다.

이번 연구는 산업통상자원부의 로봇산업핵심기술개발사업과 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원을 받아 수행됐다.

안승순 기자