12 / 30 · 손
촉각 센서: 잡는 힘을 느끼기
01 · 무엇을 배우나
촉각 센서는 손끝에 닿는 힘을 재어, 컵이 미끄러지지도 찌그러지지도 않는 힘으로 쥐게 합니다.
완료한 강의
02 · 3D 실험
직접 움직여 보기
종이컵을 손가락으로 쥐는 학습용 모형입니다. 쥐는 힘·컵 무게·닿는 재질을 바꿔 가며 미끄러지지 않을 만큼 세고, 찌그러지지 않을 만큼 약한 힘을 찾아보세요. 결과는 아래 가정으로 계산한 값이며 실제 G1 손의 성능이 아닙니다. 이 강의에서 말하는 G1 손 수치는 선택 사양 Dex3-1 기준입니다. 화면의 손은 그와 다른 손으로, 유니트리 공개 3D 모델에 들어 있는 인스파이어 손입니다.
조건을 바꾸면 아래 결과가 바로 바뀌고, 움직여 보기를 누르면 3D에서 그 조건의 움직임을 볼 수 있습니다. 3D를 열지 않아도 조절기와 결과는 그대로 쓸 수 있습니다.
몸체: Unitree G1 공개 CAD · 배터리·두뇌 상자와 소품은 교육용 예시 · 제조사 내부 설계가 아닙니다
모델 출처 · Unitree G1 · Inspire DFQ 공개 모델 (BSD-3-Clause) ↗
학습용 모형의 결과
컵을 안정적으로 지지합니다
- 마찰로 받치는 힘
- 3 N
- 쥐는 힘에 재질의 마찰계수를 곱한 값입니다. 이 값이 컵의 무게보다 작으면 컵이 손가락 사이로 미끄러집니다.
- 컵의 무게
- 1.96 N
- 컵과 내용물이 아래로 당기는 힘으로, 질량(kg)에 9.81을 곱해 구합니다. 손가락은 이만큼을 마찰로 받쳐야 합니다.
- 미끄러지지 않는 최소 힘
- 3.27 N
- 컵의 무게를 마찰계수로 나눈 값입니다. 잘 미끄러지는 재질일수록 더 세게 쥐어야 합니다.
- 찌그러지는 기준
- 8 N
- 쥐는 힘이 이 값을 넘으면 컵이 찌그러진다고 정한 학습용 모형의 기준입니다. 실제 종이컵을 시험한 값이 아닙니다.
가정과 한계
- 힘은 양쪽 손가락이 가하는 총 수직항력(N)입니다. 마찰 지지력 = 마찰계수 × 총 힘, 무게 = 질량(kg) × 9.81입니다.
- 마찰계수는 플라스틱 0.2, 고무 0.6, 폼 0.8로 고정한 교육용 가정입니다.
- 컵 파손 기준은 총 힘 8 N 초과로 가정합니다. 실제 컵의 재질·형상·접촉면·가속도는 반영하지 않습니다.
학습용 모형입니다. 실제 제품의 성능 시험이나 AI 추론을 실행하는 화면이 아닙니다.
03 · 원리
왜 그렇게 되나
컵을 들 때 손가락은 두 가지를 함께 맞춰야 합니다. 쥐는 힘이 너무 약하면 마찰이 컵 무게를 받치지 못해 미끄러지고, 너무 세면 컵이 찌그러집니다. 위 실험의 기본 조건(고무, 200 g)에서 재질만 플라스틱으로 바꾸면 미끄러지지 않는 최소 힘이 3배로 커져 찌그러지는 기준을 넘고, 학습용 모형에서는 어떤 힘으로도 컵을 들 수 없게 됩니다. 그 사이의 알맞은 힘을 고르려면 지금 얼마나 세게 닿았는지 재야 하고, 그 일을 하는 부품이 촉각 센서입니다.
촉각 센서는 손끝·손바닥에 깐 작은 감지 점들이 닿는 힘을 전기 신호로 바꿉니다. 한 연구 리뷰의 정리로는 누르면 전기 저항이 바뀌는 압저항식은 구조가 단순하고 값이 싸며, 정전용량식은 예민하지만 읽는 회로가 복잡하고, 자석의 움직임을 읽는 자기식은 옆으로 미는 작은 힘(전단력)까지 잘 잡는 대신 큰 힘에는 맞지 않습니다. 손끝 안의 광학 장치로 표면의 눌림을 읽는 방식도 있어, 메타는 이런 손끝 센서 Digit 360이 1 mN의 힘까지 잡는다고 발표했습니다. 같은 리뷰는 촉각 센서를 아직 표준 기술이 정해지지 않은 젊은 분야로 봅니다.
미끄러짐을 알아채려면 누르는 힘뿐 아니라 옆으로 끄는 힘도 재야 해서, 감지 점마다 압력과 전단력을 함께 재는 센서도 팔립니다. 공개 자료로 보면 G1·옵티머스·피규어 모두 손에 촉각 센서를 달거나 달 수 있다고 밝혔지만, 무엇을 얼마나 밝혔는지는 로봇마다 다릅니다(공개·보도 기준). G1은 선택 사양 Dex3-1에 압력 센서 배열을 달 수 있고, 제품 페이지는 한 손 센서 33개와, 10 g부터 시작하는 한 손 감지 범위를 적습니다. 옵티머스는 2세대 영상에서 모든 손가락에 촉각 감지가 있다고만 밝혔습니다. Figure 03은 손끝마다 3 g까지 느끼는 1세대 촉각 센서를 직접 개발했고, 시중 센서가 실제 사용을 견디지 못해서라고 설명했습니다. 다만 G1의 10 g와 Figure 03의 3 g는 재는 조건이 다르거나 밝혀지지 않아 그대로 견줄 수 없습니다.
비유
촉각 센서는 사람 손끝의 감각이 하는 일을 대신합니다. 사람은 물건을 쥘 때 미끄러지지 않는 데 필요한 힘보다 10~40%쯤 더 세게 쥐어 여유를 두는데, 손끝을 마취하면 이 여유가 지나치게 커져 필요 이상으로 꽉 쥡니다. 손끝 감각이 있어야 필요한 만큼만 쥘 수 있다는 뜻입니다.
비유가 맞지 않는 곳
사람 손끝에는 성질이 다른 감각 수용체 네 종류가 퍼져 있고, 미끄러짐을 느끼면 수십 ms 만에 반사적으로 힘을 고칩니다. 로봇의 촉각 센서는 붙인 자리에서만 재고, 그 값을 읽어 힘을 고치는 일은 제어 소프트웨어가 따로 맡습니다. 센서를 달아도 그 신호로 힘을 바로잡는 제어가 따라와야 쓸모가 있습니다.
04 · 방식 비교
같은 일을 하는 다른 방식
| 방식 | 크기 | 힘 | 정밀도 | 가격 | 쓰이는 곳 |
|---|---|---|---|---|---|
| 촉각 센서 | 얇은 막이나 작은 감지 점 배열 · 손끝·손바닥에 붙임 | 닿는 힘의 크기와 자리를 잼 · 전단력까지 재는 제품도 있음 | 방식마다 다름 · 감지 점이 촘촘할수록 닿은 모양까지 읽음 | 센서 값보다 배선·신호 처리와 내구성이 관건 | G1 선택 사양 Dex3-1(한 손 센서 33개), Figure 03 손끝(자체 개발), 연구용 손 |
| 토크 센서09강에서 뜯어보기 | 손목에 다는 6축 힘·토크 센서 | 손 전체에 걸린 힘과 비틀림을 한꺼번에 잼 | 어느 손가락의 어디에 닿았는지는 모름 | 높은 편 · 교정과 신호 처리가 필요 | 조립·삽입 작업을 하는 산업용 팔의 손목, 연구용 손(ILDA 손은 손끝마다 6축 센서) |
산업용 팔에서는
공장 로봇이 힘을 재는 방법의 하나는 센서 하나로 공구에 걸린 힘을 통째로 읽는 것입니다. 한 다축 힘·토크 센서 제조사는 힘과 비틀림의 여섯 성분을 한 몸체로 재는 제품을 제품 시험·로봇 조립·연삭·연마에 쓴다고 소개합니다. 다룰 부품의 모양과 무게가 정해진 공장 작업에서는 이런 센서 하나로 되는 일이 많습니다. 휴머노이드 손은 종이컵·달걀·공구처럼 매번 다른 물건을 쥐며 어느 손가락의 어디가 닿았는지, 미끄러지기 시작했는지까지 알아야 해서, 손가락 곳곳에 감지 점을 깔고 그 값으로 쥐는 힘을 고쳐야 합니다.
05 · 공급망 표
누가 만드나
방식마다 부품을 만드는 기업과 상장 시장·종목 코드, 공개된 공급 관계를 모았습니다.
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.
| 기업 | 국가 | 상장 | 공급 관계 |
|---|---|---|---|
촉각 센서손끝·손바닥에 붙여 어디가 얼마나 세게 닿았는지 재는 얇은 센서입니다. 누르는 힘만 재는 것도 있고, 옆으로 미끄러지는 힘(전단력)까지 재는 것도 있습니다.쓰이는 곳
| |||
| 이 방식을 만드는 기업 | |||
| 한웨이커지 | 중국 | 선전 300007 |
|
| 젤라 로보틱스 | 일본 | 비상장 | 이 자료에 실린 공급 관계 없음 |
06 · 투자자 관점
무엇이 이익이 되고, 무엇이 과대 해석인가
촉각 센서는 휴머노이드 손에서 아직 표준이 정해지지 않은 부품입니다. 세 로봇만 봐도 선택 사양으로 다는 압력 센서 배열(G1용 Dex3-1), 모든 손가락의 촉각 감지(옵티머스 2세대), 직접 개발한 손끝 센서(Figure 03)로 제각각입니다. 그리고 로봇 회사가 센서를 직접 만들면 그 손에서는 외부 센서 회사가 팔 자리가 없습니다. 그래서 센서 회사를 볼 때는 고객이 쉽게 직접 만들 수 없는 기술인지, 수없이 쥐고 놓아도 값이 유지되는지를 먼저 봅니다. 이 강의 공급망 표에 실린 관계는 한웨이커지 한 건이고, 그 회사도 고객 이름 없이 여러 로봇 본체 제조사의 소량 주문을 받는 단계라고 적었습니다. 고객 이름과 주문 규모가 공시나 공식 발표로 나오는지 따로 지켜봐야 합니다.
07 · 뉴스 해부 연습
이 기사, 무엇을 더 확인할까
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센서 업체 C사, "휴머노이드 손 촉각 센서 첫 주문 받아"… 고객·수량은 비공개
컵처럼 미끄러운 물건을 쥐려면 미끄러지기 시작하는 순간을 알아채야 합니다. 누르는 힘만 재는 센서와 전단력까지 재는 센서는 쓰임새와 값이 다릅니다.
손끝에만 몇 개 붙이는 설계와 손바닥·손가락 안쪽까지 배열을 까는 설계는 한 손에 들어가는 센서 수가 크게 다릅니다.
센서는 힘을 잴 뿐이고, 그 값을 읽어 쥐는 힘을 고치는 제어가 따라야 합니다. 센서 주문은 손의 성능을 보증하지 않습니다.
시험용 소량 주문일 수 있고, 시중 센서가 견디지 못하면 로봇 회사가 직접 만들기도 합니다. Figure 03의 손끝 센서가 그런 예입니다.
08 · 퀴즈와 다음 예고
세 문제로 확인하기
세 문제를 모두 맞히면 이 강의를 완료로 기록합니다.
위 실험에서 컵이 미끄러지는 조건은?
기본 조건에서 재질만 고무에서 플라스틱으로 바꾸면 어떻게 되나?
Figure 03 발표가 손끝 촉각 센서를 직접 개발한 이유로 든 것은?
다음 강의에서 볼 것
3장 손은 여기까지입니다. 4장 에너지에서는 이 많은 모터와 센서에 전기를 대는 배터리 팩을 열어, 셀·모듈·관리 시스템(BMS)이 어떻게 이어지는지 봅니다.