1. 관절의 구조와 분포
(1) 인체 관절의 분포
테슬라의 로봇은 28자유도를 실현했는데, 이는 인체 기능의 약 1/10에 해당합니다.
이 28자유도는 주로 상체와 하체에 분포합니다. 상체에는 어깨(6자유도), 팔꿈치(4자유도), 손목(2자유도), 허리(2자유도)가 포함됩니다.
하체에는 연수관절(자유도 2개), 허벅지(자유도 2개), 무릎(자유도 2개), 종아리(자유도 2개), 발목(자유도 2개)이 포함됩니다.
(2) 관절의 종류 및 강도
이 28자유도는 회전 관절과 선형 관절로 분류할 수 있습니다. 14개의 회전 관절이 있으며, 이는 회전 강도에 따라 세 가지 하위 범주로 나뉩니다. 가장 작은 회전 관절 강도는 팔에 사용되는 20Nm, 허리, 연수, 어깨 등에 사용되는 110Nm, 9Nm, 허리와 엉덩이에 사용되는 180Nm입니다. 또한 강도에 따라 14개의 선형 관절이 있습니다. 가장 작은 선형 관절은 500개의 소(oxen)의 강도를 가지며 손목에 사용되고, 3900개의 소는 다리에 사용되고, 8000개의 소는 허벅지와 무릎에 사용됩니다.
2. 인간형 로봇 관절의 모터
관절에 사용되는 모터는 프레임리스 모터가 아닌 서보 모터가 주를 이룹니다. 프레임리스 모터는 무게를 줄이고 추가 부품을 제거하여 더 높은 토크를 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 모터의 폐루프 제어(Closed Loop Control)의 핵심은 엔코더이며, 엔코더의 정확도는 국내외 제품 간에 여전히 차이가 있습니다. 센서, 특히 힘 센서는 최종적으로 힘을 정확하게 감지해야 하며, 위치 센서는 3차원 공간에서 로봇의 위치를 정확하게 감지해야 합니다.
3. 휴머노이드 로봇 관절에 감속기 적용
이전에는 주로 소프트 휠과 스틸 휠 사이의 변속으로 구성된 하모닉 감속기가 사용되었습니다. 하모닉 감속기는 효과적이지만 가격이 비쌉니다. 유성 기어박스는 비교적 저렴하지만 감속비가 상대적으로 작기 때문에 향후에는 유성 기어박스가 하모닉 감속기를 대체하는 추세가 있을 수 있습니다. 실제 수요에 따라 유성 기어박스의 일부가 채택될 수 있습니다.
인간형 로봇 관절 경쟁은 주로 감속기, 모터, 볼스크류를 중심으로 이루어집니다. 베어링 분야에서는 국내외 기업 간의 주요 차이점은 정밀도와 수명입니다. 감속기 분야에서는 유성 감속기가 가격이 저렴하지만 감속력이 낮은 반면, 볼스크류는롤러 스크류손가락 관절에 더 적합합니다. 모터 측면에서는 국내 기업들이 마이크로 모터 분야에서 어느 정도 경쟁력을 갖추고 있습니다.
게시 시간: 2025년 5월 19일
