휴머노이드 로봇 동력 업그레이드 논리: 맞춤형 모터 설계야말로 진정한 경쟁력—지우주 모터 자동 조립 라인

현재 중국산 신에너지 자동차 모터 기술은 점차 성숙해지고 있으며, 전체 기기의 종합 성능은 세계 최상위권에 진입했다. 업계에서는 많은 이들이 다음과 같은 구상을 제시하고 있다. 성숙한 자동차용 모터 솔루션을 휴머노이드 로봇에 그대로 적용하여 막대한 연구개발 비용을 절감하고, 휴머노이드 로봇의 상용화 속도를 더욱 가속화할 수 있을지 여부다. 그러나 업계의 실제 연구개발 및 테스트 결과, 자동차용 모터와 휴머노이드 로봇용 모터는 상호 호환될 수 없으며, 두 모터의 작동 조건 요구 사항이 현저히 다르기 때문에 로봇용 모터는 반드시 전용 맞춤형 설계를 거쳐야 한다는 사실이 입증되었다.

작동 조건의 차이가 매우 큽니다: 범용 모터로는 신체의 복잡한 관절 전체에 대응할 수 없습니다

인형 로봇은 관절 수가 많으며, 무릎, 발목, 손가락, 요추 등 각기 다른 관절마다 하중 패턴과 동작 조건이 완전히 다르기 때문에, 단일 범용 모터로는 전신의 다양한 작동 상황에 대응할 수 없습니다. 테슬라의 ‘옵티머스(Optimus)’를 예로 들면, 이 로봇은 20개 이상의 관절을 갖추고 있으며, 각각 중공 컵 모터와 프레임리스 토크 모터가 장착되어 있다. 두 종류의 모터는 역할 분담이 명확하여 서로 교체하여 사용할 수 없다. 허리 및 고관절은 로봇 전체의 자중을 지탱할 수 있는 강력한 하중 지지 성능을 갖춰야 하며, 발목, 무릎 등 하지 관절은 보행 자세의 안정성을 보장할 뿐만 아니라, 넘어지거나 부딪힘으로 인한 외력 충격을 견딜 수 있는 뛰어난 내충격성을 갖추어야 합니다. 손가락, 손목 등 미세 관절은 제어 정밀도에 대한 요구가 매우 높아, 이를 통해 정밀한 집기 및 유연한 상호작용 등의 동작을 수행해야 한다. 인형 로봇 모터는 양립하기 어려운 사양상의 모순을 안고 있습니다. 큰 토크와 높은 부하를 감당해야 할 뿐만 아니라, 높은 동적 응답성을 갖추어야 하며, 동시에 소형화 및 경량화도 달성해야 합니다. 반면 자동차용 모터는 작동 조건이 단일하고 고정되어 있어, 출력과 토크만 향상시키면 주행 요구 사항을 충족할 수 있으므로, 두 가지의 핵심 설계 논리는 완전히 상반됩니다.

휴머노이드 로봇은 종합적인 적응 능력이 관건이다

로봇 모터의 우열을 판단할 때는 하드웨어 사양만 보고 판단해서는 안 되며, 전체 시스템과의 호환성을 고려하지 않은 고성능 모터는 실질적인 가치가 없습니다. 하체 모터의 회전 속도가 너무 높으면 보행 자세가 흐트러지고, 상체 모터의 토크가 지나치게 크면 조작 대상물을 손상시킬 뿐만 아니라 인명 안전 위험까지 초래할 수 있습니다. 따라서 모터 연구 개발은 본체 구조, 전자 제어 시스템, 안전 보호 모듈과 통합적으로 협업하여 진행되어야 한다. 현재 업계의 세 가지 주요 구동 방식 모두 고유한 결함을 가지고 있다. 높은 감속비를 가진 유연 구동 방식은 출력 동력이 충분하지만 제어 정밀도가 부족하고 작동 시 진동이 발생하기 쉽다; 탄성 소자를 추가한 탄성 구동 방식은 내충격성이 더 뛰어나지만, 동적 응답 속도가 저하되며; 저감속비 준직구동 방식은 제어 정밀도가 우수하지만, 전체 기기의 생산 비용이 대폭 증가한다.

이로부터 알 수 있듯이, 단순히 구동 구조를 최적화하는 것만으로는 표면적인 문제만 완화할 뿐, 핵심적인 문제점을 해결할 수는 없다. 관절의 기능에 따라 모터를 차별화하여 설계해야만 합니다. 즉, 손가락에는 초소형 중공 컵 모터를, 어깨와 고관절에는 내부 로터 모터를, 하체의 고부하 부위에는 외부 로터 모터를 장착하는 등 상황에 맞춰 맞춤형으로 연구 개발하는 것이야말로 휴머노이드 로봇 모터 개발의 최선의 길입니다.

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