정밀 감속기 및 모터 전문기업 에스피지(91,600원 ▼5,000 -5.18%)는 휴머노이드 로봇 관절용 'AI(인공지능) 고장진단·능동형 고장 허용 제어' 특허를 출원했다고 18일 밝혔다.
이번 특허는 로봇 관절이 스스로 고장의 종류와 위치를 진단하는 기술이다. 아울러 관절에 이상이 생겼을 때 인접한 관절이 부하를 분산해 로봇이 쓰러지지 않도록 막는 기능도 포함됐다.
휴머노이드 로봇의 상용화를 결정짓는 핵심 과제는 연속 구동 시의 안전성과 내구성이다. 특히 로봇 원가의 절반 안팎을 차지하는 액추에이터은 발열과 마모로 인해 가장 먼저 물리적 한계에 부딪히는 핵심 부품이다. 기존에는 관절 하나가 고장 나면 로봇 전체를 분해해 원인을 찾아야 했으나, 에스피지의 이번 기술은 이러한 공정 효율성의 한계를 극복했다는 평가다.
에스피지의 고장 극복 솔루션은 자가진단과 안전 제어 두 가지 축으로 구현된다. 먼저 별도의 진동 센서나 진단 장비 없이 모터 구동 시 발생하는 내부 신호만으로 권선 단락, 자석 손상 같은 전기적 고장부터 베어링 마모, 기어 파손, 축 틀어짐 등 기계적 고장까지 실시간으로 구분해 낸다. 실제 고장 환경을 모사한 시료 데이터를 AI에 학습시킨 결과다.
나아가 수십 개의 로봇 관절을 하나의 실시간 통신망으로 연결해 특정 관절의 구동력이 상실되면 인접한 정상 관절이 토크(회전력)를 나누어 받도록 설계했다. 이를 통해 로봇이 갑자기 쓰러지면서 발생할 수 있는 인적·물적 2차 사고를 방지하고 안전한 정지를 유도한다.
회사는 유성·하모닉·RV 등 정밀 감속기 3종을 국내에서 유일하게 모두 자체 양산하며 모터, 감속기, 제어기를 통합 생산하는 기술 구조를 갖추고 있다. 내부 제어 신호에 접근해야 하는 무센서 자가진단 기술의 특성상, 이처럼 하드웨어와 제어 솔루션을 동시에 내재화한 기업만이 기술을 구현할 수 있다는 것이 회사 측 설명이다.
특히 이번 AI 고장진단 기술 개발에는 모터 고장 진단 분야 권위자인 허진 인천대학교 교수와 카이스트(KAIST) 휴보랩 출신의 최동일 명지대학교 교수가 공동 참여해 기술적 신뢰도를 높였다. 에스피지는 올해 초 출원한 액추에이터 발열 감소 구조 특허에 이어 이번 소프트웨어 특허를 추가하며 관절 부품의 고질적인 하드웨어·소프트웨어 제약을 동시에 해결하게 됐다.
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현재 에스피지는 모터, 감속기, 제어기를 일체화한 차세대 액추에이터 'SDD(SPG Direct Drive)'의 양산을 준비 중이며, 한국기계연구원(KIMM)과 함께 한국형 표준 휴머노이드 액추에이터 공동 개발을 진행하고 있다.
여영길 대표는 "로봇은 결국 관절이 생명"이라며 "AI로 로봇이 똑똑해 지게 만드는 경쟁은 많지만 로봇 스스로가 아픈 곳을 진단해 안전사고 대비 집중한 회사는 드물다. 에스피지가 사람처럼 자기 상태를 알고 안전하게 일하는 로봇의 기반을 만들겠다"고 말했다.
한편 에스피지는 초정밀 구동 기술력을 바탕으로 국내외 주요 로봇 제조사에 핵심 액추에이터 모듈을 공급하고 있다. 하드웨어 내재화와 AI 진단 제어 소프트웨어 융합을 통해 차세대 휴머노이드 부품 시장을 주도를 노리고 있다.
