LOCATEWISE 로봇 아카데미 · 베타

09 / 30 · 관절

관절의 감각: 엔코더·토크 센서·베어링

01 · 뜯어볼 부품

엔코더는 얼마나 돌았는지, 토크 센서는 얼마나 힘을 받는지 재고, 베어링은 그 무게를 받칩니다.

02 · 3D 분해

눌러서 뜯어보기

부품을 누르면 설명이 열리고, 아래 공급망 표에서 그 부품을 만드는 기업이 강조됩니다. 3D를 열지 않아도 부품 버튼으로 같은 설명을 볼 수 있습니다.

교육용 예시 · 제조사 내부 설계가 아닙니다

부품을 하나 골라 보세요.

03 · 원리

어떻게 움직이나

관절을 정확히 움직이려면 지금 어디에 있는지부터 알아야 합니다. 엔코더는 축에 붙은 눈금 원판을 읽기 헤드가 읽어 회전 각도를 잽니다. 모터 쪽 엔코더는 5강에서 본 대로 코일을 켤 순서를 정하는 데 쓰이고, 감속기 뒤 출력 쪽 엔코더는 기어 틈과 휨까지 포함한 실제 관절 각도를 알려 줍니다. 두 개를 함께 쓰면 둘의 차이로 감속기 안에서 생긴 어긋남까지 알 수 있습니다.

토크 센서는 관절이 받는 비트는 힘을 직접 잽니다. 힘을 받으면 아주 조금 휘도록 만든 금속에 스트레인 게이지를 붙여 그 휨을 전기 신호로 바꿉니다. 감속비가 낮은 G1 관절은 분해 자료상 모터 전류만으로도 출력 힘을 어느 정도 가늠합니다. 6강의 하모닉처럼 감속비가 큰 관절은 그 방법이 잘 통하지 않아 토크 센서를 두는 쪽을 택합니다. 손목에는 세 방향의 힘과 세 방향의 비틀림을 한꺼번에 재는 6축 힘·토크 센서를 달기도 합니다.

크로스 롤러 베어링은 원기둥 롤러를 하나씩 직각으로 엇갈려 놓아 베어링 하나로 여러 방향에서 오는 하중을 함께 받습니다. 관절 출력부에 이것을 두면 팔다리 무게와 비트는 힘은 베어링이 받고 감속기는 회전만 맡게 됩니다. 센서와 베어링은 세 로봇 가운데 G1 사양이 가장 자세히 적었습니다. 공식 사양에 듀얼 엔코더와 산업용 크로스 롤러 베어링이 있고, 분해 자료에서도 감속기 뒤쪽 각도를 따로 읽어 기어 틈을 메웠습니다. 2022 시제품 옵티머스의 회전 액추에이터에는 센서 3개와 출력(저속) 쪽 크로스 롤러 베어링이 들어갔다고 테슬라가 밝혔습니다. 피규어가 Figure 03에서 자세히 밝힌 센서는 3그램의 힘까지 느끼는 손끝 촉각 센서이고, 관절 센서 구성은 나오지 않습니다.

비유

엔코더와 토크 센서는 사람이 눈을 감고도 팔이 어디 있는지, 손에 든 짐이 얼마나 무거운지 아는 몸속 감각과 같습니다.

비유가 맞지 않는 곳

사람의 감각은 근육과 힘줄 곳곳에 퍼져 있지만, 로봇은 센서를 단 자리에서만 압니다. 모터 쪽에만 엔코더가 있으면 감속기 뒤에서 생긴 틈이나 휨을 모르고, 토크 센서가 손목에만 있으면 팔꿈치에 부딪힌 힘은 계산으로 짐작해야 합니다. 그래서 센서를 어디에 몇 개 다느냐가 곧 원가와 성능의 선택입니다.

04 · 방식 비교

같은 일을 하는 다른 방식

크기·힘·정밀도·가격으로 본 방식 비교
방식크기힘정밀도가격쓰이는 곳
엔코더작음 · 원판과 읽기 헤드힘을 받지 않고 각도만 잼눈금이 촘촘할수록 높음 · 광학·자기·유도 방식낮음~중간 · 관절마다 1~2개모든 관절의 모터와 출력축, G1 듀얼 엔코더(공식 사양)
토크 센서관절에 넣는 얇은 원판형부터 손목용 6축형까지힘을 직접 재며 그 힘을 견딤휨을 재므로 온도와 조립 상태에 민감높은 편 · 교정과 신호 처리가 필요협동로봇 관절, 로봇 손목(6축 힘·토크 센서), 감속비가 큰 관절
크로스 롤러 베어링얇음 · 베어링 하나로 여러 방향 하중큼 · 위아래·옆·비트는 힘을 함께 받음흔들림이 적음 · 틈 없이 조여 씀중간 · 일반 베어링보다 정밀산업용 로봇 회전부·공작기계·의료기기, G1 관절(공식 사양), 옵티머스 회전 액추에이터 출력부(2022 발표)

산업용 팔에서는

울타리 안에서 사람과 떨어져 일하는 산업용 로봇 팔은 모터에 붙은 엔코더로 위치를 읽는 것으로 충분한 경우가 많아, 관절마다 토크 센서를 다는 일은 드뭅니다. 힘 조절이 필요한 조립·삽입·연마 작업에는 손목 끝에 6축 힘·토크 센서를 하나 덧붙입니다. 사람 곁에서 일하는 협동로봇은 부딪힘을 바로 알아채야 해서 관절 토크 센서를 쓰는 제품이 많습니다. 휴머노이드는 넘어지거나 물건을 잡을 때 힘을 느껴야 하므로, 관절과 손목 가운데 어디에 감각을 둘지가 설계의 쟁점이 됩니다.

05 · 공급망 표

누가 만들고, 한 대에 몇 개 들어가나

방식마다 부품을 만드는 기업과 상장 시장·종목 코드, 공개된 공급 관계를 모았습니다. 위에서 부품을 고르면 그 부품의 방식이 강조됩니다.

실시간 주가나 투자 추천이 아닌 사업 구조 학습 자료입니다.

어느 로봇에 납품하거나 쓰이는지는 ‘확인’ 표시가 붙은 공급 관계에서만 알 수 있습니다.

확인
공시나 공식 발표에 고객 이름이 나옵니다.
고객 미공개
회사가 고객 이름 없이 공식적으로 밝혔습니다.
보도
주요 언론·증권사 보도입니다. 매체와 날짜를 함께 적습니다.
방식별로 부품을 만드는 기업과 공개된 공급 관계
기업국가상장공급 관계
엔코더축이 어느 방향으로 얼마나 돌았는지 읽어 제어기에 알려 주는 위치 센서입니다.쓰이는 곳
  • Unitree G1 다리·팔 공식 자료 출처공식 사양은 관절 엔코더를 ‘듀얼 엔코더’(엔코더 두 개)로 적습니다.
이 방식을 만드는 기업
맥슨스위스비상장이 자료에 실린 공급 관계 없음
노반타미국나스닥 NOVT이 자료에 실린 공급 관계 없음
토크 센서관절이나 손목에 걸리는 힘과 비틀림을 재어 부딪힘을 알아채고 힘을 조절하게 합니다.쓰이는 곳

Unitree G1·Tesla Optimus·Figure 공개 자료에는 나오지 않습니다.

이 방식을 만드는 기업
로보티크캐나다비상장이 자료에 실린 공급 관계 없음
노반타미국나스닥 NOVT이 자료에 실린 공급 관계 없음
크로스 롤러 베어링원기둥 롤러를 하나씩 직각으로 엇갈려 놓아, 얇은 베어링 하나로 여러 방향의 하중을 함께 받칩니다.쓰이는 곳
  • Unitree G1 다리·팔 공식 자료 출처공식 사양은 관절 출력 베어링을 산업용 크로스 롤러 베어링으로 적습니다(부위 구분 없음).
  • Tesla Optimus 위치 미공개 공식 자료 출처회전 액추에이터의 출력(저속) 쪽에 크로스 롤러 베어링을 쓴다고 발표했습니다(42:59~43:14). 회전 액추에이터가 어느 관절에 들어가는지는 발표하지 않아 부위는 미확인으로 둡니다.
이 방식을 만드는 기업
삼익THK한국코스피 004380이 자료에 실린 공급 관계 없음
THK일본도쿄 6481이 자료에 실린 공급 관계 없음
닛폰 톰슨(IKO)일본도쿄 6480이 자료에 실린 공급 관계 없음
하이윈대만대만 2049이 자료에 실린 공급 관계 없음

로봇 한 대에 들어가는 수

강의마다 세는 대상이 다르니 숫자 옆 설명을 함께 보세요. 공개되지 않은 값은 미공개로 둡니다.

공급망 지도에서 전체 보기이 강의의 기업 모아 보기

06 · 투자자 관점

무엇이 이익이 되고, 무엇이 과대 해석인가

이 강의의 세 부품은 한 대당 개수를 가늠하는 방법이 서로 다릅니다. 엔코더는 관절마다 모터 쪽·출력 쪽 한두 개라 관절 수를 알면 개수가 거의 정해집니다. 토크 센서는 감속 방식에 묶여 있습니다. 감속비가 낮은 관절은 모터 전류로 힘을 짐작해 생략하기도 하고 감속비가 큰 하모닉 관절은 따로 다는 경우가 많아서, 어느 감속기를 고르느냐(6·7강)에 따라 한 대당 수요가 0개에서 관절 수만큼까지 벌어집니다. 크로스 롤러 베어링은 사양에 이름이 적혀도 만든 회사는 적히지 않으니, "G1 사양에 크로스 롤러 베어링"이라는 문장은 어느 베어링 회사의 매출 근거도 되지 못합니다.

07 · 뉴스 해부 연습

이 기사, 무엇을 더 확인할까

아래 기사를 읽고 더 확인해야 할 것을 모두 고른 뒤 "확인"을 누르세요. 항목마다 이유가 열립니다.

학습용 가상 뉴스

센서 전문 업체, 휴머노이드 관절용 토크 센서 "대량 주문" 받아

08 · 퀴즈와 다음 부품

세 문제로 확인하기

세 문제를 모두 맞히면 이 강의를 완료로 기록합니다.

  1. 감속기 뒤 출력 쪽에도 엔코더를 다는 이유는?

  2. 토크 센서가 힘을 재는 방법은?

  3. 크로스 롤러 베어링을 관절 출력부에 쓰는 이유는?

다음에 뜯어볼 부품

2장은 여기까지입니다. 3장에서는 이 관절들이 아주 작아지는 곳인 손으로 가서, 먼저 손가락 하나가 몇 개의 관절로 움직이는지 뜯어봅니다.