협동 로봇 그리퍼란? 사람과 함께 작업하는 로봇의 손

어린 시절부터 우리는 블록을 쌓고, 장난감을 조립하는 등 다양한 활동을 통해 손을 이용해 세상을 배워왔습니다. 손은 단순한 도구를 넘어, 인간이 환경과 소통하고 변화를 만들어내는 가장 본질적인 수단이었습니다.

 

그렇다면 로봇에게도 이러한 손이 있다면 어떨까요? 단순히 물건을 집는 것을 넘어 섬세하게 힘을 조절하고 다양한 형태의 물체를 능숙하게 다룰 수 있는 손 말입니다.

 

실제로 오늘날 많은 제조 현장에서는 사람과 함께 작업하는 협동 로봇이 활발히 사용되고 있으며 이런 로봇들이 제 역할을 다하기 위해서는 정확히 ‘잡고 놓을 수 있는 손’, 즉 로봇 그리퍼(Gripper)가 필요합니다.

 

하지만 사람처럼 움직이는 손을 구현하는 것은 생각보다 훨씬 복잡한 일입니다. 단순한 집게 이상의 정확성과 반응성이 요구되기 때문입니다. 이제부터 로봇의 핵심 부품인 협동 로봇 그리퍼가 어떤 구조로 이루어져 있으며 그 안에 적용된 구동 기술은 어떻게 발전해왔는지 함께 살펴보겠습니다.

 

 

로봇의 손, Gripper란?

로봇 그리퍼는 말 그대로 로봇의 손을 의미합니다. 물체를 집고, 옮기고, 놓는 동작을 수행하는 장치로, 로봇이 실제로 작업을 수행하기 위해 반드시 갖추어야 하는 핵심 부품입니다. 비록 형태는 인간의 손과 다를 수 있으나 다양한 형태의 물체를 안정적으로 쥐고 이동시킨다는 점에서는 기능적으로 매우 유사합니다.

 

Gripper는 작업 환경이나 다루어야 할 물체의 특성에 따라 다양한 구조로 구분됩니다. 대표적으로 흡착식, 집게식, 자기식 그리퍼가 있으며, 각각 물체를 잡는 방식과 내부 구동 구조에 차이를 보입니다.

 

흡착식 그리퍼는 진공 생성 장치를 이용해 물체 표면에 밀착하는 구조로 평평하거나 매끄러운 물체를 빠르고 효율적으로 다루는 데 적합합니다.

 

집게식 그리퍼는 손가락 형태의 지지 부재가 개폐되면서 물체를 직접 잡고 고정하는 구조를 갖추고 있으며 자기식 그리퍼는 자기력을 이용해 금속성 물체를 안정적으로 흡착하는 방식으로 작동합니다.

 

 

Robot Gripper에 사용되는 기술

초기의 로봇 그리퍼는 비교적 단순한 방식으로 작동하였습니다. 공압이나 유압 시스템을 이용하여 강력한 힘을 생성하고 이를 통해 물체를 집는 방식이 일반적이었습니다.

 

이러한 기술들은 강한 힘을 제공한다는 장점을 지니고 있었지만 사람 손처럼 섬세한 조작을 구현하거나 다양한 형태와 재질의 물체를 유연하게 다루는 데에는 분명한 한계가 존재했습니다.

 

특히 협동 로봇이 사람과 함께 작업하는 환경에서는 단순한 힘만으로는 부족하며 더욱 부드럽고 정밀한 제어가 가능한 구동 기술이 요구되었습니다.

 

이러한 기술적 요구는 새로운 구동 방식에 대한 필요성을 불러왔고 그 대안으로 전동 리니어 액추에이터가 주목받기 시작했습니다. 전동식 리니어 액추에이터는 기존의 공압이나 유압 방식에 비해 훨씬 안정적이고 정확한 제어가 가능하다는 특성을 지니고 있습니다.

 

 

특히 최근에는 소형 전동 리니어 액추에이터가 협동 로봇 그리퍼에 적용되는 경우가 증가하며 단순한 개폐 동작을 넘어 다양한 힘의 세기와 속도를 세밀하게 조절할 수 있는 수준으로 기술이 고도화되고 있습니다.

 

이를 통해 로봇 손은 인간 손에 버금가는 섬세한 조작과 정교한 작업을 수행할 수 있게 되었으며 협동 로봇이 더욱 복잡한 작업 환경에서도 효과적으로 작동할 수 있는 기반이 마련되고 있습니다.

 

이처럼 손에 해당하는 그리퍼의 기술이 고도화되어 가고 있는 가운데, 자연스럽게 다음과 같은 의문이 떠오릅니다. 로봇의 손 역할을 수행하는 그리퍼에 리니어 액추에이터가 적용된다면, 로봇의 팔이나 몸통 같은 다른 부위에도 동일한 방식이 사용될 수 있을까요?

 

로봇 관절과 몸통에 필요한 구동 기술

협동 로봇 그리퍼에는 리니어 액추에이터가 적용되어 직선 운동을 구현할 수 있었지만 로봇의 팔이나 몸통과 같은 부위에는 동일한 방식만으로는 모든 동작을 완성하기 어렵습니다. 이들 부위는 물체를 집거나 놓는 단순한 직선 운동 이상의 유연한 동작을 요구하기 때문입니다.

 

 

로봇의 팔과 몸통은 다양한 방향으로 자세를 바꾸고 연속적으로 움직이면서 복잡한 동작을 수행해야 합니다. 이러한 복합적인 움직임을 구현하기 위해서는 단순한 직선 운동이 아니라 여러 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있는 기능이 필요합니다.

 

각 관절 부위마다 유연한 회전 동작이 가능해지면 로봇은 전체적인 자세 변화와 경로 이동을 사람처럼 매끄럽게 수행할 수 있습니다.

 

따라서 로봇의 주요 부위에는 직선 운동 기반의 리니어 액추에이터를 비롯하여 회전 운동을 구동시킬 수 있는 회전형 액추에이터가 함께 적용되어야 합니다.

 

로봇은 각 부위별로 요구되는 동작 특성에 따라 구동 기술이 달라집니다. 특히 팔이나 몸통처럼 복합적인 회전 운동이 필요한 부위에서는, 직선 운동 기반의 리니어 액추에이터만으로는 한계가 있습니다.

 

보다 안정적인 동작을 실현하여 실무에 적용 가능한 로봇을 만들기 위해서는 고토크 출력과 내구성을 동시에 만족할 수 있는 회전형 액추에이터 기술 또한 필수적입니다.

 

 

리니어 액추에이터와 함께 로봇을 구성하여 자유로운 로봇 동작을 실현시키는 대표적인 기술이 바로 사이클로이드 치형 감속기를 적용한 회전 액추에이터입니다.

 

사이클로이드 감속기는 고출력 토크를 안정적으로 전달할 수 있을 뿐만 아니라 반복 작업에서도 뛰어난 정확도와 내구성을 확보할 수 있어, 협동 로봇을 비롯한 다양한 산업용 로봇에 적합한 솔루션으로 주목받고 있습니다.

 

로봇을 완성하는 핵심 기술력

(주)본시스템즈는 고도화되고 있는 산업 현장의 다양한 요구에 대응하기 위해 사이클로이드 감속 기술을 기반으로 한 고성능 액추에이터 솔루션을 개발하여 공급하고 있습니다. 독자적으로 개발한 당사의 사이클로이드 감속 기술은 1단에서도 다양한 감속비 구현이 가능하여, 로봇 설계의 유연성과 적용 범위를 대폭 확장할 수 있습니다.

 

특히 (주)본시스템즈의 액추에이터는 콤팩트한 크기에도 불구하고 고토크 출력, 우수한 내구성, 안정적인 구동 성능을 동시에 갖추고 있어, 협동 로봇을 비롯한 산업용 로봇, 휴머노이드 로봇, 특수 로봇 등 다양한 분야에서 안정적으로 적용할 수 있습니다.

 

이를 통해 제한된 공간에서도 고성능이 요구되는 현대 로봇 설계에 최적화된 구조적 이점을 제공합니다.

 

 

또한 고객의 다양한 요구 사항에 맞춘 감속비와 사양 커스터마이징 제작이 가능하여 설계 단계부터 더욱 세밀한 대응이 가능하고, 협동 로봇 그리퍼 등 다양한 애플리케이션 환경에 맞춰 최적화된 구동 솔루션을 제공할 수 있습니다.

 

로봇 설계는 점점 더 고도화되고 있으며, 다양한 산업 분야에서는 복잡한 동작을 빠르고 정확하게 수행할 수 있는 구동 솔루션에 대한 요구가 꾸준히 증가하고 있습니다. (주)본시스템즈는 이에 발맞추어 고객의 다양한 애플리케이션 요구에 대응할 수 있는 맞춤형 구동 솔루션을 제공하고 있습니다.

 

앞으로도 저희는 감속기 및 액추에이터를 비롯한 로봇 구동 솔루션 역량을 바탕으로 고객의 로봇 시스템이 더 높은 수준의 움직임을 구현할 수 있도록 적극 지원할 것입니다.

 

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