안녕하세요! 오늘은 물체를 집어 올리는 데서 한 걸음 더 나아가, 손에서 놓지 않고 방향까지 바꾸는 소프트 로봇 그리퍼의 최신 연구를 살펴보겠습니다. 2026년 10월 4일 공개된 보도에 따르면 스페인 카를로스 3세 마드리드대(UC3M)와 나바라 공립대(UPNA) 연구진은 고무 오리와 드라이버 등 다양한 물체를 쥔 채 손가락 사이에서 굴리고 재배치하는 모듈형 그리퍼를 개발했습니다. 논문은 학술지 Bioinspiration & Biomimetics에 게재됐습니다.
소프트 로봇 그리퍼란?
일반 산업용 그리퍼는 금속이나 단단한 플라스틱 손가락을 일정한 궤적으로 움직여 부품을 잡습니다. 반복 정밀도와 속도에 유리하지만, 물체의 크기와 형상이 달라지거나 위치가 조금만 어긋나도 별도의 지그와 재설정이 필요할 수 있습니다. 얇거나 깨지기 쉬운 물건에는 접촉 압력이 손상으로 이어질 위험도 있습니다.
소프트 그리퍼는 탄성 재료의 변형을 이용해 물체 표면에 순응합니다. 접촉 순간 손가락이 휘어지면서 형상 오차를 흡수하므로 복잡한 물건을 다루거나 사람과 가까운 환경에서 충격을 낮추는 데 잠재력이 있습니다. 다만 부드럽다는 점만으로 정밀한 조작이 해결되는 것은 아닙니다. 물체를 안정적으로 잡는 것과 잡은 상태에서 회전·정렬하는 것은 서로 다른 제어 과제입니다.
이번 연구의 핵심은 ‘잡은 채 조작’
연구진의 장치는 세 개의 유연한 손가락으로 구성되며, 각 손가락은 세 자유도를 갖습니다. 손가락을 굽히는 움직임뿐 아니라 손가락 밑동을 회전시키는 움직임을 함께 조정해, 파지한 물체를 손가락 사이에서 굴리고 방향을 바꿉니다. 병을 잡고 라벨을 읽기 위해 손안에서 돌리거나, 드라이버를 쥔 채 손잡이 방향을 맞추는 동작에 해당합니다.
각 손가락의 세 자유도는 다양한 자세를 만들 수 있는 운동 여유를 뜻하지만, 각 축을 어떤 액추에이터와 전달 구조로 구동하는지는 별도의 설계 문제입니다. 자유도가 많을수록 제어 변수와 간섭 가능성도 늘어날 수 있어, 실제 제품에서는 필요한 조작 범위와 구조의 단순성 사이에 균형을 잡아야 합니다.
기존의 많은 소프트 그리퍼는 물건을 잡고 유지하는 ‘파지(grasping)’에 초점을 둡니다. 물건의 자세를 바꾸려면 일단 놓았다가 다시 집어야 하는 경우가 많습니다. 이번 방식은 파지력을 유지하면서 손가락들의 변형을 순차적으로 조정한다는 점에서 ‘손안 조작(in-hand manipulation)’으로 문제를 확장합니다. 부품을 조립 위치에 맞추는 공정에서 재파지 횟수를 줄이면 공정 설계가 단순해질 수 있습니다.
모듈형 구조와 시험 물체
손가락은 각각 분리·조립할 수 있는 모듈형으로 설계됐습니다. 한 손가락이 손상됐을 때 전체 그리퍼를 교체하지 않고 해당 모듈만 바꿀 수 있어 유지보수 측면에서 이점이 기대됩니다. 연구진은 물병, 정육면체, 티슈 팩, 피젯 스피너, 3D 프린팅 피규어, 봉제 인형, 인공 장미뿐 아니라 고무 오리와 드라이버로도 동작을 시험했습니다. 서로 다른 크기·강성·형상의 물체를 활용했다는 점은 적용 범위를 살피는 데 의미가 있습니다.
어디에 활용될 수 있을까?
조립 전에 부품의 각도를 맞추거나, 포장·물류에서 모양이 일정하지 않은 물품을 다루거나, 실험실에서 깨지기 쉬운 용기를 조작하는 작업을 생각해 볼 수 있습니다. 식품 가공처럼 표면 손상을 줄여야 하는 공정, 사람과 같은 작업 공간을 쓰는 협동로봇에도 가능성이 있습니다. 놓고 다시 잡는 과정이 줄어들면 작업 시간뿐 아니라 낙하나 충돌로 인한 불량 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
다만 연구실 시연을 곧바로 산업 현장의 검증으로 해석해서는 안 됩니다. 보도자료에는 실제 생산라인의 장시간 내구 수명, 반복 정밀도, 사이클 타임, 최대 파지 하중, 오염·세척 조건에서의 성능 수치가 제시되지 않았습니다. 유연한 손가락은 물체를 부드럽게 감싸지만, 제어 오차나 재료 피로가 누적되면 위치 정밀도와 파지 안정성이 달라질 수 있습니다. 안전 협업을 주장하려면 접촉력 제한과 비상 정지, 고장 시 동작까지 별도로 평가해야 합니다.
도입 전 확인할 설계 포인트
그리퍼를 실제 설비에 적용할 때는 물체 무게와 표면 마찰, 목표 회전각, 손가락의 변형량, 반복 사용 횟수를 먼저 정해야 합니다. 카메라만으로는 접촉 여부나 미끄러짐을 늦게 알아차릴 수 있으므로 힘·촉각 센서와 제어기의 결합도 중요합니다. 공압·전동 등 구동 방식, 공급 장치, 세척과 교체 시간, 로봇 팔과의 인터페이스까지 포함해 총 작업 시간을 비교해야 합니다. 특히 기존 강체 그리퍼보다 유리한 작업이 무엇인지 공정별로 시험하는 것이 바람직합니다.
정리하면 이번 연구의 의미는 ‘부드러운 손’ 자체보다 파지와 조작을 한 동작으로 연결하려는 데 있습니다. 다양한 물체를 놓지 않고 재배치하는 능력은 로봇의 작업 유연성을 높일 수 있지만, 양산 적용 여부는 내구성·정밀도·안전성 데이터를 더 확인해야 합니다. 앞으로 센서와 제어가 결합해 실제 작업에서도 안정적으로 자세를 바꿀 수 있는지 지켜볼 만합니다.
논문: Bioinspiration & Biomimetics, DOI 10.1088/1748-3190/ae901e