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AI 기술이 로봇에 적용되면서 로봇 구동부를 구성하는 방식도 달라지고 있습니다. 모터와 감속기, 제어 장치 등을 각각 선정해 조립하는 방식과 함께, 여러 구성 요소를 하나의 액추에이터 형태로 결합해 로봇 관절에 적용하는 방식이 활용되고 있습니다.
이러한 변화는 여러 관절을 사용하는 AI 로봇에서 더욱 중요하게 다뤄집니다. 관절 수가 많아질수록 필요한 구동부와 배선이 늘어나고, 각 부품을 설치할 공간도 함께 고려해야 하기 때문입니다.
따라서 인공지능 로봇을 개발할 때는 개별 부품의 사양뿐 아니라, 구동부를 얼마나 간결한 구조로 구성하고 로봇 내부에 배치할 수 있는지도 살펴봐야 합니다. 이번 글에서는 AI 로봇에서 통합형 액추에이터가 중요해지는 이유와 액추에이터의 역할, 본시스템즈 BCSA의 특징을 살펴보겠습니다.
AI 로봇에서 액추에이터가 중요해지는 이유
AI는 카메라와 센서 등을 통해 주변 상황을 파악하고, 로봇이 수행해야 할 행동을 선택합니다. 그러나 AI가 판단한 내용을 실제 움직임으로 구현하려면 관절을 움직이는 구동부가 필요합니다.
로봇의 각 관절에는 모터와 감속기 등 여러 구성 요소가 적용됩니다. 관절이 많아지면 필요한 구동부 수도 함께 늘어나며, 부품을 설치할 공간과 케이블이 지나갈 경로도 복잡해질 수 있습니다.
특히 휴머노이드처럼 사람과 비슷한 형태를 가진 로봇은 제한된 공간 안에 여러 관절을 배치해야 합니다. 구동부의 크기와 구조는 팔과 다리의 두께뿐 아니라 센서와 배선을 배치할 수 있는 공간에도 영향을 줄 수 있습니다.
이 때문에 모터와 감속기 등을 하나의 액추에이터로 결합해 관절 내부의 구성을 간결하게 만드는 방식이 중요하게 다뤄지고 있습니다.
모듈화가 가능한 AI 로봇 액추에이터가 필요한 이유
모터와 감속기를 각각 선정해 구동부를 구성하려면 두 부품을 연결하는 구조와 하우징, 축의 위치 등을 함께 설계해야 합니다. 로봇의 관절마다 필요한 조건이 다르면 이러한 설계 과정도 반복될 수 있습니다.
통합형 액추에이터는 모터와 감속기 등을 하나의 구조 안에 배치한 구동부입니다. 외형과 설치 위치를 미리 확인할 수 있어 관절 내부의 공간을 구성할 때 활용하기 쉽습니다.
여러 관절에 비슷한 구조의 액추에이터를 적용하면 구동부의 배치 방식도 일정하게 정리할 수 있습니다. 로봇의 크기와 관절 위치에 따라 필요한 액추에이터를 구분해 적용하는 방식으로 전체 구동 구조를 구성할 수 있기 때문입니다.
다만 통합형 액추에이터를 적용할 때는 외형 크기만 확인해서는 안 됩니다. 관절에 필요한 힘과 움직임, 설치 방향, 배선 방식 등을 함께 살펴보고 로봇 구조에 적합한지를 판단해야 합니다.
AI의 판단을 움직임으로 바꾸는 액추에이터
AI는 주변 환경과 작업 조건을 바탕으로 로봇이 어떤 행동을 해야 하는지 판단합니다. 물체를 집거나 옮기는 작업에서는 팔을 어느 방향으로 움직이고, 각 관절을 어떻게 회전시킬지를 결정합니다.
이러한 판단을 실제 동작으로 구현하는 역할은 액추에이터가 담당합니다. 액추에이터는 모터에서 발생한 회전 운동을 관절에 전달해 로봇의 팔과 다리 등을 움직입니다.
액추에이터 내부의 감속기는 모터의 빠른 회전을 줄이고 관절을 움직이는 데 필요한 힘을 전달합니다. 모터와 감속기가 함께 작동하면서 AI의 명령을 실제 관절 움직임으로 바꾸는 것입니다.
AI 기술이 발전하더라도 로봇이 물리적인 환경에서 움직이려면 이를 뒷받침할 수 있는 구동부가 필요합니다. 액추에이터는 AI의 판단과 로봇의 실제 움직임을 이어주는 하드웨어입니다.
액추에이터를 선정할 때 고려해야 할 부분
AI 로봇의 관절은 액추에이터만으로 구성되지 않습니다. 센서와 케이블, 프레임과 외장 구조 등 여러 요소가 함께 배치됩니다. 따라서 액추에이터가 차지하는 공간은 로봇의 전체 구조에 영향을 줄 수 있습니다.
액추에이터의 두께가 커지면 관절 주변의 프레임과 외장도 함께 커질 수 있습니다. 반대로 액추에이터가 얇고 컴팩트하게 구성되면 센서와 배선 등 다른 구성 요소를 배치할 수 있는 공간을 확보하기가 수월해질 수 있습니다.
배선 경로도 함께 살펴봐야 합니다. 관절이 움직일 때 케이블이 지나치게 꺾이거나 주변 구조물과 간섭하지 않도록 내부 공간을 구성해야 하기 때문입니다.
여러 관절이 연속으로 연결된 로봇에서는 액추에이터의 외형과 배선 구조가 반복적으로 적용됩니다. 따라서 로봇 개발 초기부터 액추에이터의 크기와 설치 방식, 케이블 경로를 함께 검토하는 것이 중요합니다.
로봇 관절에 맞는 액추에이터 구성
모든 관절에 동일한 크기와 형태의 액추에이터를 적용하기는 어렵습니다. 로봇의 어깨와 고관절처럼 상대적으로 큰 힘이 필요한 부위가 있는 반면, 손목이나 소형 관절처럼 제한된 공간 안에 구동부를 배치해야 하는 부위도 있기 때문입니다.
따라서 액추에이터를 구성할 때는 관절의 위치와 역할, 설치 공간을 함께 고려해야 합니다. 로봇 전체에 적용되는 액추에이터의 종류가 지나치게 많아지면 설계와 관리 과정이 복잡해질 수 있으므로, 관절 조건에 따라 몇 가지 규격으로 나누어 적용하는 방식도 고려할 수 있습니다.
이처럼 모듈화된 액추에이터 구성은 로봇의 관절별 요구 조건에 대응하면서도 전체 구동 구조를 일정한 방식으로 정리하는 데 활용할 수 있습니다.
본시스템즈의 BCSA 액추에이터
본시스템즈는 사이클로이드 감속기와 액추에이터 설계 기술을 기반으로 로봇 관절과 산업 자동화 장비에 적용할 수 있는 구동 솔루션을 개발하고 있습니다. 로봇의 움직임을 구현하는 핵심 부품인 감속기와 모터를 효율적으로 구성해, 제한된 공간에서도 안정적인 구동 시스템을 설계할 수 있도록 지원합니다.
BCSA는 프레임리스 모터와 사이클로이드 감속기를 통합한 일체형 액추에이터입니다. 이를 통해 구동부가 차지하는 공간을 줄이고, 관절의 외형과 내부 부품 배치를 함께 고려해야 하는 로봇 설계 환경에 유연하게 대응할 수 있습니다.
다관절 AI 로봇은 좁은 관절 내부에 액추에이터뿐만 아니라 센서, 제어 부품, 케이블과 배선 등을 함께 배치해야 합니다. 특히 관절 수가 많아질수록 각 구동부의 크기와 배치 방식은 로봇 전체의 형태와 움직임, 조립성에 큰 영향을 미칩니다. BCSA는 얇고 컴팩트한 구조를 바탕으로 제한된 공간을 효율적으로 활용할 수 있도록 설계됐으며, 소형화와 집적도가 중요한 로봇 관절 개발에 적합한 구동 솔루션을 제공합니다.
BCSA V4 시리즈에는 본시스템즈의 Pinless 구조가 적용됐습니다. Pinless 구조는 기존 핀 방식에서 필요했던 일부 결합 요소를 줄여 감속기 내부의 부품 구성을 보다 단순화한 설계 방식입니다. 내부 구조가 간결해지면 액추에이터의 공간 활용도를 높일 수 있으며, 제한된 관절 공간에 구동부를 배치하거나 주변 부품과의 간섭을 고려하는 과정에서도 설계 부담을 줄이는 데 도움이 됩니다.
BCSA는 로봇의 관절 위치와 역할, 요구되는 구동 조건에 따라 다양한 형태로 적용할 수 있습니다. 협동로봇, 휴머노이드 로봇, 서비스 로봇, 물류 로봇은 물론 정확한 움직임이 필요한 자동화 장비까지 폭넓은 분야에서 활용 가능성을 갖추고 있습니다.
본시스템즈는 단순히 감속기와 모터를 공급하는 데 그치지 않고, 로봇의 구조와 사용 환경을 함께 고려한 구동 솔루션을 제안합니다.
로봇의 움직임을 더 정교하게, 관절 설계를 더 간결하게- 본시스템즈 BCSA는 차세대 로봇과 자동화 장비를 위한 구동 솔루션입니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q1. AI 로봇에서 액추에이터가 중요한 이유는 무엇인가요?
A. 인공지능 로봇은 팔, 다리, 허리, 손목 등 여러 관절을 사용하는 경우가 많습니다. 관절 수가 늘어날수록 모터와 감속기, 센서, 배선 등을 제한된 공간 안에 배치해야 하므로 내부 구조가 복잡해질 수 있습니다. 액추에이터를 적용하면 주요 구동 부품을 하나의 구조로 구성할 수 있어 관절 내부를 보다 간결하고 체계적으로 설계하는 데 도움이 됩니다.
Q2. AI가 로봇을 직접 움직이는 것은 아닌가요?
A. AI는 카메라나 센서로 수집한 정보를 분석하고, 상황에 맞는 행동을 판단하거나 선택하는 역할을 합니다. 하지만 실제로 로봇의 팔과 다리, 관절을 움직이는 것은 액추에이터와 같은 하드웨어입니다. 즉, AI가 움직임을 결정한다면 액추에이터는 그 결정을 실제 동작으로 구현합니다.
Q3. 액추에이터는 AI 로봇에서 어떤 역할을 하나요?
A. 액추에이터는 AI 또는 로봇 제어 시스템이 내린 명령을 실제 관절의 움직임으로 변환합니다. 모터의 회전력을 토크로 변환하여 관절에 전달해 로봇의 팔과 다리, 몸체, 손목 등을 움직이며, 각 관절이 필요한 위치와 속도로 동작할 수 있도록 하는 핵심 구동부입니다.
Q4. 액추에이터를 선택할 때 무엇을 확인해야 하나요?
A. 가장 먼저 관절에 필요한 힘과 속도, 회전 범위 등 구동 조건을 확인해야 합니다. 이와 함께 액추에이터의 크기와 두께, 중량, 설치 방향, 체결 방식, 센서 및 배선 공간도 함께 검토해야 합니다. 로봇의 전체 구조와 관절별 요구 조건을 종합적으로 고려해 적합한 제품을 선택하는 것이 중요합니다.
Q5. 액추에이터의 두께가 중요한 이유는 무엇인가요?
A. 액추에이터의 두께는 관절의 외형과 로봇 전체 크기에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다. 특히 여러 관절을 제한된 공간에 배치해야 하는 로봇은 구동부가 두꺼워질수록 외형 설계와 내부 부품 배치에 제약이 생길 수 있습니다. 따라서 액추에이터의 두께와 외형은 로봇의 소형화와 공간 활용도를 결정하는 중요한 설계 조건입니다.
참고 출처
[1] 본시스템즈 공식 홈페이지 — https://www.bonsystems.com
[2] International Federation of Robotics(IFR) — https://ifr.org
[3] 한국로봇산업진흥원(KIRIA) — https://www.kiria.org
[4] 한국로봇융합연구원(KIRO) — https://www.kiro.re.kr
본시스템즈 (Bonsystems)
Pinless 사이클로이드 감속기 · 액추에이터 전문 기업
🔗 본시스템즈 통합 솔루션 → www.bonsystems.com