휴머노이드 로봇의 액추에이터와 손

01액추에이터란

액추에이터는 제어 신호를 실제 움직임으로 바꾸는 장치로, 근육에 해당합니다. 휴머노이드에서는 전동 액추에이터가 주류입니다. 모터의 본래 높은 회전속도를 팔을 휘두르거나 체중을 지탱하는 데 필요한 높은 토크로 바꾸는 감속기와 모터를 결합하고, 위치·토크 센서가 제어기에 피드백을 보냅니다. 휴머노이드 관절에는 두 계열의 감속기가 주로 쓰입니다. 파동기어 감속기(발명사 Harmonic Drive Systems가 Harmonic Drive 상표로 판매)는 스플라인이 있는 유연한 컵을 강체 링 기어 안에서 타원형으로 변형해 단일 단계에서 높은 감속비, 거의 0에 가까운 백래시, 작고 가벼운 구성을 구현합니다. 업계의 팔·다리 회전 관절에 널리 쓰이는 이유입니다. 유성기어와 그 직선운동형인 유성 롤러 스크루는 중앙의 선기어 또는 스크루 주위에 롤러나 기어를 배치합니다. 파동기어 감속기보다 다소 크지만 하중 용량과 내구성이 높아, 하중을 받는 관절과 리니어 액추에이터에 주로 쓰입니다. (Harmonic Drive Systems — 파동기어 감속기 기술)

전기 모터 대신 가압 유체로 피스톤을 움직이는 유압 액추에이터는 작은 실린더로 매우 큰 힘을 낼 수 있어 초기 보행 로봇의 기본 방식이었습니다. 하지만 누유 위험과 지속적인 유지보수가 필요하고, 펌프와 저장탱크를 사람 크기 전완에 넣기 어렵습니다. 2025~2026년에 공개된 새 휴머노이드 손·팔 설계가 거의 모두 유압이 아닌 전동 구동을 택한 주된 이유입니다.

02팔 하나에 액추에이터가 많이 필요한 이유

3차원 공간에서 손을 임의의 위치와 자세에 놓으려면 최소 6개의 독립 구동 관절이 필요합니다. 이는 일반적인 산업용 로봇팔에도 적용되는 6자유도 원리입니다. 휴머노이드 손에는 더 어려운 두 번째 문제가 더해집니다. 한 형태를 감싸 열고 닫는 데 그치지 않고 실제 손처럼 쥐고, 집고, 조작하려면 사람 손 크기의 공간에 독립 구동 관절을 충분히 넣어야 합니다. 아래에서 비교하는 현세대 휴머노이드 손은 모두 비슷한 해법을 택했습니다. 액추에이터 대부분을 손바닥에서 전완으로 옮기고, 손목을 지나는 텐던으로 각 손가락을 움직입니다. 사람의 손가락도 손 안의 근육이 아니라 전완 근육으로 움직이는 것과 같은 원리입니다. 덕분에 가장 빠르고 가볍게 움직여야 하는 손 자체의 공간과 질량을 줄일 수 있습니다.

03힘·토크 감지

힘·토크 센서는 한 지점에 작용하는 힘과 토크를 측정합니다. 보통 로봇 손목에 장착해 X/Y/Z축 방향의 힘 3개와 각 축 주위 토크 3개, 모두 6성분을 동시에 읽습니다. ATI Industrial Automation 센서는 Novanta 계열사로, 손목 장착형 힘·토크 센서와 로봇용 엔드오브암 툴링을 만드는 대표 공급사입니다. 이 센서는 컴플라이언스 제어를 가능하게 합니다. 미리 정한 위치만 맹목적으로 따라가는 대신, 제어기가 힘·토크 피드백을 읽어 부품을 손상시키지 않으면서 밀착시키는 목표 접촉력을 유지하거나 예상치 못한 저항, 예를 들어 경로에 놓인 사람 팔을 만나는 즉시 물러날 수 있습니다. 고정 지점으로만 움직이는 로봇과, 사람과 작업공간을 안전하게 공유하거나 강성을 모르는 물체를 다룰 수 있는 로봇의 차이입니다.

04촉각 감지

촉각 센서는 손목이 아니라 손가락 끝에 직접 들어가 한 단계 더 국소적인 정보를 얻습니다. 팔다리 전체를 하나의 6축 값으로 읽는 대신, 물체가 손가락 끝의 어디에 얼마나 세게 닿는지, 미끄러지기 시작하는지를 감지합니다. 이는 사람 피부가 제공하는 피드백입니다. 손 바깥에 달린 카메라는 손가락이 물체를 감싸는 순간 접촉면을 볼 수 없으므로 구조적으로 이를 대신할 수 없습니다.

Figure AI는 기성 센서가 실제 환경을 견디기 어렵다고 판단해 Figure 03 휴머노이드용 손끝 촉각 센서를 자체 개발했습니다. 회사 설명에 따르면 이 센서는 종이클립 무게 정도인 3g의 미세한 힘까지 감지해, Helix AI가 물체가 실제로 미끄러지기 전에 안정적으로 잡혔는지 미끄러지려 하는지 구분할 수 있습니다. (Figure AI — Figure 03 소개)

Analog Devices는 더 장기적인 단계의 프로토타입도 시연했습니다. 회사 주장에 따르면 사람 손끝보다 최대 5배 세밀한 접촉 정보를 구분하는 멀티모달 촉각 센서입니다. Nvidia GTC 2026에서 ADI는 Nvidia Isaac Sim에서 학습한 제어 정책으로, 카메라 없이 촉각만 사용해 네트워크 케이블을 따라 소켓을 찾는 휴머노이드 손을 선보였습니다. (Analog Devices — 촉각 센서의 미래; Nvidia GTC 2026의 ADI)

한편 onsemi는 Embedded World 2026에서 로봇 손에 내장한 유도식 위치 센서를 선보였습니다. 외부 접촉을 감지하는 센서가 아니라 관절 자체의 위치와 속도를 정밀하게 추적하는, 연관되지만 다른 문제를 겨냥합니다. (onsemi — Embedded World 2026 전시)

05정교한 다지형 손: 현재 사례

‘덱스터러스 핸드’는 공장용 그리퍼처럼 한 형태를 단순히 조여 잡는 데 그치지 않고 사람 손처럼 물체를 조작하도록 만든 다지형 손을 뜻하는 업계 용어입니다. 지난 1년 안에 공개된 세 가지 손 설계는 같은 액추에이터 밀도 문제를 각기 다르게 푼 사례입니다:

이 분야는 한 회사만의 경쟁이 아닙니다. Harmonic Drive Systems와 일본 Nabtesco 같은 감속기 전문업체, 휴머노이드 손용 촉각·위치 감지 레퍼런스 하드웨어를 만드는 Analog Devices와 onsemi 같은 반도체 업체 등 상류 부품 공급사가 액추에이터·센서 스택 시장에 뛰어들고 있습니다. 이 공급망을 상장시장 관점에서 다룬 글은 투자 추적기이고, 같은 감속기 기술이 휴머노이드보다 수십 년 먼저 공장 로봇 팔을 구동한 과정은 산업용 로봇에서 설명합니다.

06자주 묻는 질문