리얼월드, 로봇 손 10여 종 실제 성능 분석한 오픈 플랫폼 공개

로봇이 사람처럼 물건을 다루려면 정교한 ‘손’이 필요하다. 하지만 로봇 손은 크기와 힘, 유연함을 동시에 만족시키기 어려워, 어떤 제품이 실제 현장에서 잘 작동하는지 가늠하기가 쉽지 않았다.

여러 로봇 손을 직접 써 보고 그 실제 성능과 설계상의 한계를 분석해, 누구나 볼 수 있게 공개하는 플랫폼이 나왔다. 피지컬 AI(Physical AI, 로봇처럼 물리적 세계에서 작동하는 AI) 기업 리얼월드(RLWRLD)는 시중의 여러 다관절 로봇 손(Dexterous Robot Hand, 사람 손처럼 여러 관절로 정교하게 물건을 다루는 로봇 손)을 직접 운용한 경험을 바탕으로, 로봇 손 설계의 실질적 한계와 상충 관계를 정리한 기술 리포트와 시각화 기능을 담은 ‘All Hands Up!’ 웹사이트를 공개했다고 22일 밝혔다. 제조사가 제공하는 스펙시트(spec sheet, 제품 사양표)만으로는 파악하기 어려운 실제 작동 성능과 설계상의 트레이드오프(trade-off, 하나를 개선하면 다른 하나가 희생되는 상충 관계)를 분석해 공개한 것이 특징이다. ‘어떤 로봇 손이 실제 환경에서 효과적으로 작동하는가’라는, 연구·산업 현장에서 반복돼 온 질문에 실제 운용 데이터로 답하려는 시도다.

크기·힘·유연함…모두 만족하는 로봇 손은 없다

로봇 손은 피지컬 AI의 핵심 요소로 꼽힌다. 하지만 모든 성능을 동시에 만족시키는 제품은 아직 없다. 크기와 악력(움켜쥐는 힘), 역구동성(Back-drivability, 외부 힘이나 충격에 유연하게 반응하는 특성) 사이에 구조적인 상충 관계가 존재하기 때문이다.

상충이 일어나는 과정은 이렇다. 로봇 손의 크기를 줄이면 내부에 들어가는 구동 모터가 작아져 악력이 떨어진다. 반대로 힘을 키우기 위해 기어비(모터에 맞물린 톱니바퀴의 비율)를 높이면 악력은 강해지지만, 외부 힘에 유연하게 반응하는 역구동성이 저하된다. 하나를 개선하면 다른 요소가 희생되는 구조다.

이 때문에 현재 시중 제품들은 저마다 설계 목적에 따른 한계를 안고 있다. 어떤 손은 힘이 세지만 충격에 뻣뻣하고, 어떤 손은 섬세하지만 무거운 물건을 다루기 어렵다. 그런데 이런 실제 작동 특성은 제조사가 내놓는 사양표만으로는 가늠하기 어렵다. 리얼월드가 실제 운용 데이터를 모아 공개하기로 한 이유다.

18가지 실전 과제로 측정…설계 변수와 ‘두 타입’ 전략

리얼월드는 로봇 손의 실제 과제 수행 능력을 평가하기 위해 현장 운용 효율에 영향을 주는 핵심 설계 변수를 정리했다. 엄지손가락의 가동 범위(Kapandji Scale), 손가락 끝 마디 관절(DIP joint)이 독립적으로 움직이는지 여부, 잡을 수 있는 물체의 최소 지름인 최소 파지 가능 직경, 손 외장 소재의 마찰 특성 등이다. 단순한 사양이 아니라 실제로 물건을 잡고 다루는 데 영향을 주는 요소들을 짚은 것이다.

평가에는 자체 벤치마크(benchmark, 성능을 표준화된 방식으로 평가하는 기준)인 ‘DexBench’를 활용했다. 리얼월드는 이를 통해 18종의 실세계 조작 과제를 기준으로 각 로봇 손의 특성과 한계를 분석했다. 실험실 수치가 아니라 현장에서 마주하는 작업을 기준으로 삼은 셈이다.

완벽한 로봇 손이 없다는 현실을 두고, 리얼월드는 용도에 따라 하드웨어를 둘로 나눠 쓰는 전략을 제시했다. 현장 배포용(Type 1)은 실제 산업 환경을 고려해 경량성과 고내구성을 우선한 실사용 중심 구조이고, 학습 데이터 수집용(Type 2)은 AI 학습을 위한 미세 조작과 데이터 확보가 가능하도록 높은 역구동성과 정밀성을 갖춘 구조다. 두 타입을 상호 보완적으로 함께 쓰는 것이 현재로서 현실적인 접근이라는 설명이다.

웹에서 직접 관절 움직여 본다…’공통 기준점’을 지향

분석 결과는 누구나 웹에서 직접 만져 볼 수 있게 했다. All Hands Up!은 평가한 로봇 손들의 URDF(로봇의 구조를 기술하는 표준 파일 포맷) 기반 인터랙티브 시각화 정보를 제공한다. 사용자는 고가의 전문 프로그램이나 별도 개발 환경 없이 웹 브라우저에서 마우스로 여러 로봇 손의 관절을 직접 움직여 보며, 원하는 파지 형태(물건을 잡는 형태)를 구현할 수 있는지 미리 확인할 수 있다.

제공되는 정보의 폭도 넓다. 제품별 주요 사양 비교는 물론, 실제 로봇 시뮬레이션과 개발에 바로 쓸 수 있는 URDF 데이터도 함께 제공한다. 현재 플랫폼에는 10종 이상의 다관절 로봇 손 데이터가 수록돼 있다.

류중희 리얼월드 대표는 “All Hands Up!은 단순한 제품 비교 웹사이트가 아니라 로봇 손 기술의 실제 운용 데이터를 산업 전반과 공유하는 오픈 플랫폼”이라며 “일회성 공개에 그치지 않고 매 분기 정기적인 콘텐츠 업데이트를 통해 최신 로봇 손 실증 데이터를 지속적으로 축적해 나갈 것”이라고 말했다. 이어 “제조사는 설계를 검증하고, 연구자와 산업 파트너는 로봇 손 도입을 위한 명확한 기준을 세울 수 있도록 공통의 기준점을 제공하겠다”고 밝혔다.