
로봇전문기업 케이엔알시스템이 휴머노이드와 사족보행 로봇의 하체 관절에 적용할 수 있는 고토크 전동식 액추에이터를 개발했다. 기존 유압과 하이브리드 방식에 이어 전동식 기술을 확보하면서 2027년까지 로봇용 액추에이터 제품군을 확대한다는 계획이다. 케이엔알시스템은 복합 유성기어를 적용한 고토크 QDD(Quasi-Direct Drive·준직접구동) 액추에이터 개발을 완료하고 제품 출시와 라인업 확대를 준비하고 있다고 4일 밝혔다. QDD 액추에이터는 모터와 출력축 사이에 비교적 낮은 감속비의 기어를 적용하는 구동장치로, 휴머노이드와 사족보행 로봇의 관절을 움직이는 핵심 부품이다. 이번에 개발한 제품은 직경 110㎜, 높이 83㎜, 무게 1.76㎏으로 정격 토크 121Nm, 순간 최대 토크 308Nm의 성능을 갖췄다. 정격 토크는 액추에이터가 연속적으로 가동할 때 유지할 수 있는 회전력이며 최대 토크는 점프나 고중량 물체 운반, 급가속·급정지 등에 순간적으로 낼 수 있는 힘을 의미한다. ◇ 역구동성과 강성 동시에 확보 휴머노이드가 걷거나 뛰면서 외부 충격에 대응하려면 외부에서 관절에 힘이 가해졌을 때 모터 방향으로 움직일 수 있는 '역구동성(Backdrivability)'이 필요하다. 동시에 로봇 자체와 작업물의 무게를 견디기 위한 높은 강성도 요구된다. 일반적으로 감속비를 낮추면 역구동성을 확보하기 쉽지만 토크 증폭에는 한계가 있다. 반대로 감속비를 높이면 큰 힘을 낼 수 있지만 외부 충격에 유연하게 대응하기 어려워질 수 있다. 케이엔알시스템은 이 같은 문제를 해결하기 위해 복합 유성기어(Compound Planetary Gear) 구조에 '양방향 구동 기어(Bi-Lateral Gear Drive·BGD)' 기술을 적용했다. 회사 측에 따르면 기존 유성기어보다 축 방향 두께를 줄이면서 기존 QDD 대비 2~4배 높은 감속비를 구현했다. 감속비를 높이면서도 역구동성을 유지해 휴머노이드 하체에 필요한 힘과 외부 충격 대응 성능을 동시에 확보하는 데 초점을 맞췄다. 케이엔알시스템은 이번 제품을 고관절과 무릎, 발목 등 높은 토크가 필요한 휴머노이드 하체 관절을 비롯해 사족보행 로봇 등에 적용하는 방안을 추진한다. ◇ 유압·하이브리드 이어 전동식까지 케이엔알시스템은 기존 주력인 유압 액추에이터에 이어 최대 토크 1600Nm급 하이브리드 액추에이터를 개발했으며 이번에 전동식 QDD 액추에이터까지 제품군을 확대했다. 회사는 향후 로봇 플랫폼과 사용 목적에 따라 전동식 액추에이터 제품을 추가하고 2027년까지 유압·하이브리드·전동 방식을 아우르는 로봇용 액추에이터 라인업을 구축한다는 계획이다. 김명한 케이엔알시스템 대표는 "이번 복합 유성기어형 고토크 QDD 액추에이터 개발로 고출력과 유연한 충격 순응성이 동시에 요구되는 차세대 휴머노이드 로봇 하지 관절 분야에서 로봇부품 개발 역량을 확보했다"며 "유압부터 하이브리드, 전동식 액추에이터까지 제품군을 확대해 종합 액추에이터 전문기업으로 성장하겠다"고 말했다. 케이엔알시스템은 'K-휴머노이드 연합' 참여기업으로 고중량 작업용 휴머노이드와 사족보행 로봇 등도 개발하고 있다. 지난해에는 전동모터와 유압 액추에이터를 결합한 로봇용 하이브리드 액추에이터 라인업을 개발했으며 원전 중수로 해체용 로봇시스템도 개발해 지난 9월 납품을 완료했다. 전지성 기자 jjs@ekn.kr



















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