보스턴 다이내믹스, 아틀라스 새 손 공개… '4손가락·13자유도' 설계 핵심은

보스턴 다이내믹스가 차세대 휴머노이드 로봇 '아틀라스(Atlas)'를 위한 새로운 손 구조를 공개했다. 이번 설계의 핵심은 단순한 움직임을 넘어, 가상 환경에서 학습한 AI의 동작을 실제 물리 세계에서 얼마나 정교하게 재현할 수 있느냐에 맞춰져 있다.

자유도 13개로 높인 정교함… "5번째 손가락은 제외"

안될공학 - IT 테크 신기술 유튜브 채널의 영상에 따르면, 보스턴 다이내믹스가 공개한 아틀라스의 새 손은 네 개의 손가락과 13개의 자유도(DoF)를 갖추고 있다. 엄지손가락에 4개, 나머지 손가락에 각각 3개의 자유도를 배치해 물체를 잡은 상태에서 방향을 바꾸거나, 공구를 쥐고 방아쇠를 누르는 등의 복합적인 조작이 가능하도록 설계됐다.

특이점은 인간과 달리 손가락을 다섯 개가 아닌 네 개로 구성했다는 점이다. 영상에서는 개발 과정에서 엔지니어들이 약지와 새끼손가락을 붙인 채 하루를 보내는 실험까지 진행하며 다섯 번째 손가락의 필요성을 검토했다고 전했다. 다섯 번째 손가락을 추가할 경우 구동 장치가 3개 더 늘어나 손 내부 공간 점유, 비용 상승, 고장 가능성 증가 등의 부담이 커지기 때문이다. 보스턴 다이내믹스는 목표로 하는 작업 수행에 있어 다섯 번째 손가락의 효용이 이러한 비용과 리스크를 감수할 만큼 크지 않다고 판단해 전략적으로 4손가락 설계를 채택했다.

'심투리얼(Sim-to-Real)' 간극 줄이는 기계적 설계와 제어

이번 설계의 기술적 화두는 가상 환경에서의 강화 학습 결과가 실제 로봇의 움직임으로 매끄럽게 이어지는 '심투리얼(Sim-to-Real)' 매칭이다. 로봇이 가상에서 배운 동작을 실제 손으로 옮길 때, 기계 구조의 마찰이나 관절의 뻑뻑함이 발생하면 제어 타이밍이 어긋나 물체를 놓치거나 찌그러뜨릴 수 있기 때문이다.

이를 해결하기 위해 보스턴 다이내믹스는 '구동성(Compliance)'에 집중했다. 손가락이 물체에 닿았을 때 발생하는 반작용이 구동부까지 잘 전달되어야 접촉 상황을 정확히 파악할 수 있다. 만약 내부 마찰이 크면 물체로부터 오는 저항인지 내부 기계적 저항인지 구분하기 어렵다. 보스턴 다이내믹스는 모터의 회전 위치와 마찰에 따른 힘의 불균형을 보정하는 기술을 적용했다. 또한, 가상 환경의 손 모델을 만들 때 단순히 모양만 흉내 내는 것이 아니라, 실제 손과 유사한 힘 전달 특성과 움직임의 용이성까지 반영해 학습의 정확도를 높였다.

테슬라·피겨와 다른 구동 방식… 평가 기준은 '시간당 작업 수'

영상에서는 보스턴 다이내믹스의 방식과 테슬라(Tesla), 피겨(Figure)의 설계 차이점도 분석했다. 테슬라의 공개 특허에 따르면, 테슬라는 팔뚝에 구동 장치를 두고 줄로 손가락 마디를 당기는 '힘줄 구동(Tendon-driven)' 방식을 사용한다. 이는 손바닥 공간을 확보하는 데 유리하지만, 줄의 장력 관리와 마찰 제어가 핵심 과제다. 반면 피겨(Figure 03)는 머리 위 카메라의 시야 한계를 극복하기 위해 손바닥에 카메라를 배치하고, 촉각 센서와 관절 정보를 결합해 정교한 조작을 수행하는 특징을 보인다.

결국 로봇 손의 성능은 설계 방식과 AI 학습의 결합이 얼마나 효율적으로 이루어지느냐에 달려 있다. 영상은 향후 로봇 손의 실질적인 경쟁력을 판단할 기준으로 '시간당 작업 완료 수'를 제안했다. 단순히 동작의 속도만 측정하는 것이 아니라, 작업 중 발생하는 재시도 횟수, 사람의 개입(도움) 빈도, 그리고 유지보수를 위한 정비 시간까지 모두 포함해 계산해야 로봇의 실제 작업 효율을 정확히 파악할 수 있다는 분석이다.