휴머노이드 로봇 제작 프로젝트 첫 단추, ‘로봇 핸드’

안녕하세요. 저희는 로봇 산업의 미래를 현실로 만들어가고 있는 기업, 주식회사 본시스템즈입니다. 오늘은 평소와는 조금 다른 이야기를 전해드리려 합니다. 바로, 저희가 새롭게 시작한 ‘휴머노이드 로봇 제작’ 프로젝트입니다. 그 첫 단추로 선택한 건 ‘로봇 핸드’였는데요. 왜 손부터 만들게 되었는지, 그리고 어떤 과정을 거쳐 하나씩 완성해가고 있는지, 지금부터 차근차근 이야기해보겠습니다.

휴머노이드 로봇 제작 배경

시작에 앞서, 왜 감속기 전문 기업인 저희가 휴머노이드 로봇 제작 프로젝트를 시작하게 되었는지, 그 배경을 잠깐 짚고 넘어가는 게 좋을 것 같습니다. 아마 저희 회사를 처음 접하시는 분들도 계실 테니까요.

저희 본시스템즈는 경남 창원에 위치한 감속기 전문 기업으로, 자체 개발한 사이클로이드 기반 구조를 바탕으로 고출력 토크 감속기와 액추에이터를 제작하고 있습니다. 반복 구동, 고하중 조건, 정밀한 움직임이 요구되는 로봇 구동계에 적합한 솔루션을 설계하고 개발하는 것이 저희의 주요 분야입니다.

그런데 아마 이런 생각이 드실 수도 있습니다. “감속기 회사가 왜 갑자기 로봇을 만들지?” 사실 그 이유는 단순합니다. 저희가 만든 감속기와 액추에이터의 성능을 가장 정확하고 효과적으로 보여줄 수 있는 방법이 실제로 움직이는 로봇을 직접 보여드리는 일이라고 생각했기 때문입니다. 이미 저희 유튜브 채널을 통해 AGV, 4족 보행 로봇 등 다양한 로봇 제작 사례를 공유해왔고, 그 흐름 속에서 다음으로 준비 중인 것이 바로 이번 ‘휴머노이드 로봇’ 프로젝트입니다.

왜 로봇 핸드를 먼저 만들었을까?

그렇다면 왜 휴머노이드 로봇의 시작을 ‘로봇 핸드’로 선택했을까요? 그 이유는, 사람의 손이 가진 구조와 기능이 그만큼 복잡하고 정교하기 때문입니다. 사람의 손은 단순히 물건을 집는 데 그치지 않고, 실에 바늘을 꿰거나 젓가락으로 음식을 집고, 계란처럼 깨지기 쉬운 물체를 조심스럽게 다루는 섬세한 동작까지 수행할 수 있습니다. 이는 손가락 관절의 정밀한 움직임과 촉각을 통한 힘 조절이 자연스럽게 결합되어 있기 때문에 가능한 일입니다.

계란을 쥘 때처럼, 너무 세게 힘을 주면 깨지고 너무 약하면 놓쳐버리는 상황, 한 번쯤 떠올려보셨을 겁니다. 사람 손은 촉감을 통해 이런 미세한 힘 조절을 자연스럽게 해냅니다. 하지만 로봇 손에서는 그런 감각이 없기 때문에, 이 역할을 센서가 대신해줘야 합니다. 물체가 닿는 순간의 압력과 같은 정보를 감지하고, 그 데이터를 바탕으로 모터의 힘, 액추에이터의 출력을 실시간으로 조절할 수 있어야 하죠.

하지만 시중에서 구할 수 있는 부품들은 내구성이나 토크 면에서 저희가 원하는 수준에 미치지 못했습니다. 특히 실제 산업 현장에서 사용할 수 있을 만큼 강한 출력 토크와 반복 하중을 견딜 수 있는 내구성까지 고려하면, 기성품만으로는 구현에 분명한 한계가 있었죠.

그래서 저희는 직접 소형 고토크 액추에이터를 개발하기로 결정했고, 바로 그 필요성에서 이번 프로젝트가 출발하게 되었습니다. 휴머노이드 로봇이 단순한 전시용 모형이 아니라, 실제로 움직이고 작업을 수행할 수 있는 플랫폼이 되기 위해서는 손부터 제대로 작동해야 한다고 판단했습니다. 그렇게 저희는 이 프로젝트의 첫걸음을 ‘로봇 핸드’로 시작하게 되었습니다.

로봇 핸드 제작 과정

먼저 5DOF 구조를 가진 링크 타입 로봇 핸드를 설계했습니다. 처음부터 완성도 높은 형태를 만들겠다는 방향보다는, 간단한 구조에서 시작해 하나씩 문제를 발견하고 개선해보자는 접근이었습니다. 저희는 로봇 전문 제작사라기보다는 구동 기술을 직접 검증하고 있는 단계에 가깝기 때문에, 설계보다는 구조 실험에 더 초점을 두고 출발했습니다.

첫 번째 버전에서는 기성품 모터를 사용했기 때문에 전체 크기가 실제 사람 손보다 훨씬 컸습니다. 손가락 하나만 해도 들어가는 부품 수가 적지 않고, 조립 역시 그리 간단하진 않았습니다. 손가락 마디를 구성하는 링크, 체결을 위한 볼트와 샤프트, 하우징까지 포함하면 생각보다 많은 부품이 필요했습니다. 조립과 촬영을 동시에 진행하다 보니, 세팅 시간이나 편집을 위한 연출 등 여러 작업이 겹쳐 예상보다 시간이 더 걸렸습니다.

체결에는 일반적인 볼트·너트 방식 대신 핀과 스냅링을 사용했습니다. 불필요하게 돌출되는 너트 공간을 줄여서 외형을 깔끔하게 유지할 수 있고, 탭 공정도 생략 가능하기 때문입니다. 하지만, 조립 난이도가 일반 볼트에 비해서는 높은편이라 작업 시간이 제법 소요됐습니다. 실제 로봇을 양산하거나 반복 조립해야 하는 상황을 고려하면, 향후 개선이 필요한 부분으로 보입니다.

하우징은 SLA 방식의 3D프린팅을 활용해 제작했습니다. 복잡한 금형이나 가공 없이도 빠르게 형상을 확인할 수 있고, 수정도 용이하다는 점에서 테스트용 제작에는 가장 적합한 방식이었습니다. 다만 SLA의 특성상 출력 후 수축이 생겨 치수가 조금씩 어긋나는 경우가 있었고, 그로 인해 일부 부품에는 후가공이 필요했습니다. 정밀한 조립을 위한 간섭 조정, 볼트 체결부 정리 같은 작업이 추가로 들어갔습니다.

앞으로의 계획은?

현재 로봇 핸드의 조립 과정은 본시스템즈 공식 유튜브 채널 bonsystemsglobal을 통해 확인하실 수 있습니다. 현재는 기본적인 동작 구현을 목표로 제어 시스템과 프로그래밍 작업을 병행하고 있으며, 조만간 간단한 동작 테스트와 함께 소규모 인터랙션—예를 들어 간단한 게임을 수행하는 영상도 공개할 예정입니다.

코드 작업이 마무리되면, 본격적으로 초소형 고토크 액추에이터 개발에 들어갈 계획입니다. 이를 통해 구조는 더 컴팩트하게, 크기는 더욱 작게, 동시에 필요한 힘은 충분히 낼 수 있는 로봇 핸드의 2차 시제품을 제작할 예정입니다.

휴머노이드 로봇 프로젝트는 이제 막 출발선에 선 상태지만, 단계적으로 완성도를 높여가며 하나씩 보여드릴 예정입니다. 제작 과정과 기술 업데이트는 본시스템즈 공식 홈페이지의 뉴스레터 페이지와 유튜브 채널을 통해 계속 공유드릴 예정이니, 많은 관심과 구독 부탁드립니다.

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자주 묻는 질문 (FAQ)