세계 휴머노이드 상용화 경쟁 가열···양대 다크호스는

지난달 18일 미국 어질리티 로보틱스는 “올연말 세계 최초로 휴머노이드 로봇 ‘디지트’의 상용 생산을 시작한다”고 발표했다. 실리콘 밸리의 피규어는 지난 17일 ‘피규어 01’ 휴머노이드를 발표하면서 어질리티의 가장 강력한 경쟁자 중 하나로 부상했다. 피규어 01은 헬멧모양 머리에 있는 LCD 스크린으로 인간 사용자와 소통한다. (사진=피규어)

코로나19 팬데믹(세계적 대유행)이 엔데믹(풍토병)으로 됐지만 전세계 제조현장, 특히 물류창고 현장은 여전히 인력 부족과 비효율성 등으로 어려움을 겪고 있다. 이런 가운데 글로벌 로봇 회사들은 최근 수년 간 급성장한 휴머노이드 로봇 개발 성과를 바탕으로 이들을 인력 부족 현장에 투입하고자 애쓰고 있다. 그러려면 로봇을 상용화할 수 있을 정도의 기술 수준과 경제성이 전제된다. 어질리티 로보틱스를 필두로 한 미국 테슬라, 피규어, 앱트로닉, 중국 샤오미 등이 세계 최초의 휴머노이드 로봇 상용화 기업군에 들어가기 위해 경쟁하고 있다.

이와 관련, 가장 먼저 휴머노이드 양산을 천명한 회사는 익히 알려진 어질리티 로보틱스다. 창고 물품 운반용 이족보행 휴머노이드 ‘디지트’(Digit)를 개발한 이 회사는 지난달 18일 발표자료를 통해 올해 말 미국 오레곤주 세일럼시에 세운 세계 최초의 휴머노이드 로봇 생산 공장인 로보팹(RoboFab)에서 상용화 생산에 들어간다고 발표했다. 총면적 7만 평방피트(약 6503㎡·1967평) 규모의 공장 내부도 공개했다.

이에 질세라 지난 17일 실리콘 밸리의 피규어가 ‘피규어 01’ 휴머노이드 시연을 통해 어질리티 로보틱스를 견제할 가장 강력한 다크호스 중 하나임을 과시했다. 또다른 다크호스로 지난 8월 짐을 옮기는 인상적인 휴머노이드 ‘아폴로’의 시연 모습을 공개한 텍사스 소재 앱트로닉을 빼놓을 수 없다.

테슬라도 지난 23일 자사 휴머노이드 옵티머스 개발 근황 동영상에서 레고 블록을 선별해 상자에 넣는 작업동작과 요가 자세로 균형잡는 모습을 보여주었지만 짐나르는 모습은 없었다. 선구자 격인 보스턴 다이내믹스는 최고의 율동과 민첩성을 보이지만 연구 개발 수준에서 더 나아가지 않고 있다.

어쨌든 미국에는 최소 네 개 업체(어질리티, 테슬라, 피규어, 앱트로닉)가 휴머노이드 로봇 상용화를 통해 미국을 포함한 세계적 인력 부족 상황에 대처하려는 모습을 보이고 있다.

세계 최초로 상용화 양산 준비에 들어간 어질리티 로봇에 맞설 가장 강력한 다크호스로 떠오른 두 휴머노이드 로봇 업체 ‘피규어’와 ‘앱트로닉스’의 비전과 로봇에 대해 알아봤다. 엔지니어의 로봇관련 기술 개발 경험이 100년이 된다는 피규어가 좀더 주목할 만 하다. 올초 삼성전자의 로봇사업 본격 참여로 관심이 높아진 우리나라에서도 눈여겨 볼 만한 부분이 있을 것이다. 더로봇리포트, 테크크런치, IEEE 스펙트럼 등을 참고했다.

미국 휴머노이드 다크호스 피규어, ‘피규어 01’ 발표

‘피규어 01’ 휴머노이드 로봇을 전면에서 본 모습. 허리와 고관절을 보여준다. (사진=피규어)
이 피규어 01의 사진은 어깨와 팔 관절의 구성을 보여준다. (사진=피규어)

미국 실리콘 밸리 서니베일 소재 휴머노이드 로봇 회사 피규어는 지난 17일 ‘피규어 01’ 휴머노이드 로봇을 발표하고 이 로봇의 역동적인 이족보행 모습을 최초로 시연했다.

피규어의 당면한 목표는 전세계적인 인력 부족을 해결하고 공급망을 지원하기 위해 인력을 배치하는 것이다.

피규어 01의 초기 사양에 따르면 이 휴머노이드는 167cm, 몸무게는 60kg이며, 최대 20kg을 들어 옮길수 있다. 피규어 01의 모든 주요 관절은 회전 모터로 이뤄진 것으로 보인다. 등에는 배터리 배낭이 달려있다.

손에는 다른 네 손가락과 맞닿아 물건을 쥘 수 있게 해 주는 엄지손가락이 있고, 각 손가락뼈는 두 마디로 단순화됐으며 발과 발목은 단순한 관절형 플랫폼이다.

‘피규어 01’은 총 41 자유도(DoF, 독립적으로 이동할 수 있는 변수의 수)를 갖는다. 로봇 신체 부위 별로는 ▲팔은 7 자유도 ▲허리는 3 자유도 ▲다리/발목/발은 6 자유도 ▲머리는 0 자유도 ▲손은 6 자유도를 각각 갖고 있다.

이 회사 제리 프랫 최고기술책임자(CTO)는 하드웨어 기술 가운데 로봇 다리를 가늘게 만들 수 있었다는 점에 대해 자부심을 드러냈다.

그는 IEEE스펙트럼과의 인터뷰에서 “다리를 가늘게 유지하면 크로스오버 스텝과 같은 작업을 할 수 있다. 로봇 부품이 서로 부딪히지 않기 때문에 움직임의 폭이 넓어진다. 자기 충돌은 로봇과 함께 항상 고민해야 하는 것이기 때문에 로봇에 돌출된 케이블이나 돌기가 적다는 것은 매우 중요하다”고 설명했다.

그는 휴머노이드 로봇 공간을 획기적으로 변화시킬 새로운 기술에 대해 질문받자 “만약 누군가가 힘 감지와 촉각 감지가 가능한 매우 강력한 자유도의 손을 생각해 낼 수 있다면, 그것 또한 엄청날 것이다”라고 말했다.

피규어, 12개월 만에 강력한 휴머노이드 로봇을 만들다

피규어 01은 단순화한 손가락을 가진 6자유도(DoF)의 손이 부착돼 있다. 이 로봇은 12개월 만에 만들어졌다. (사진=피규어)

피규어 팀은 12개월이란 짧은 시간 동안에 역동적인 이족보행을 달성할 수 있었다. 이 회사는 이것이 휴머노이드 역사상 가장 빠른 전환점 중 하나라고 주장한다.

피규어 01은 토크(물체에 작용해 물체를 회전시키는 힘) 제어 보행을 사용해 로봇이 어디로 얼마나 빠르게 이동하는지 대신 관절에 어떤 토크를 가할 것인지를 알려준다. 이는 피규어 01이 실제 세계를 탐색하는 데 도움이 될 것이며, 특히 사람들과 작업하고 비즈니스 기능을 수행할 때 더욱 그렇다.

이 로봇에 얼마나 빨리 움직일 것인지에 대한 높은 수준의 명령이 내려지면 로봇은 자신의 과제를 생각한다. 즉, 외부의 방해나 지면의 변화에 영향을 받지 않는 방식으로 걷기 위해 어떻게 균형을 잡고, 발을 어디에 두어야 하는지, 손을 어떻게 움직일 것인지 등을 생각한다.

피규어 연구팀은 로봇의 자연스러운 팔 스윙을 캡슐화하고, 특정 궤적을 지시하는 대신 각 운동량(angular momentum)을 조절해 몸통과 골반 움직임을 구현하는 이른바 ‘전신 추론’ 작업을 해 왔다. 피규어 팀은 이와 별도로 팔, 손, 손가락을 이용한 조작도 개발해 왔다. 이는 걷기/걷는 모양 팀의 작업과 별개 로봇이 움직이고 자신의 세계에서 경로를 탐색할 수 있도록 한다.

이 회사는 서니베일 본사에 이 로봇 시연을 위한 창고를 만들었다. 이는 내년 출시 때 피규어 01의 초기 시장 상용화 기회가 가장 유력하다는 것을 시사한다.

다크호스 피규어의 진용과 비전

이 모습은 ‘피규어 01’의 허리와 엉덩이관절(고관절)이다. (사진=피규어)
피규어의 휴머노이드용 맞춤형 액추에이터. (사진=피규어)

애드콕 피규어 최고경영자(CEO)는 새너제이에 본사를 둔 전기수직이착륙기(eVTOL)기 개발회사이자 상장 회사인 아처 에이비에이션 창업자로 유명하다. 그는 지난해 피규어를 창업했으며 이 회사는 지난 5월 7000만 달러(약 947억 원)를 투자받으며 무명 회사에서 벗어났다. 이번 ‘피규어 01’ 발표는 회사를 세워 연구한 지 12개월 만에 이뤄 낸 성과다.

이 회사는 장기적으로 크게 세 가지 휴머노이드 로봇 비즈니스 기회가 있을 것으로 예상하고 있다.

즉, 전세계 GDP의 50%를 차지하는 30억명 이상 육체노동자 대체 수요, 전세계 23억 소비자 가구용 수요(20억 명 이상)과 고령화 인구 7억 명에 대한 가정내 돌봄 수요, 그리고 우주 탐험용 수요다.

이 회사는 지난 1년 동안 60명 직원을 둔 회사로 성장했으며 여기에는 인공지능(AI), 제어, 임베디드 소프트웨어(SW), 전기, 기계, 액추에이터 설계, 배터리, 통합 및 테스트 전반에 걸친 유능한 엔지니어들이 포함된다. 제리 플랫 최고기술책임자(CTO)는 “피규어는 모두 합쳐 100년 이상의 인공지능과 휴머노이드 경험을 가진 세계 최고의 로봇 팀을 끌어 모았다”고 밝혔다.

지난 5월 피규어 투자는 파크웨이 벤처 캐피털이 주도했으며 애드콕, 알리야 캐피탈, 볼드 벤처스, 타마랙 글로벌, FJ 연구소, 그리고 틸 로이터 쿠카 로보틱스 최고경영자(CEO)가 참여했다

제리 플랫 박사는 평생을 로봇공학 연구에 바쳤고 20년 이상 휴머노이드 경험을 피규어 팀에 제공하고 있다. 그는 피규어 합류 이전에 플로리다대학교의 인간 및 기계 인지 연구소(IHMC)의 수석 조사책임자였다. IHMC에서 그는 로봇공학 응용, 인간 보조 장치, 인간-기계 인터페이스와 함께 보행 및 균형의 이해와 모델링에 중점을 둔 로봇 팀을 만들었다. 그는 미국방고등계획국(DARPA) 로봇 챌린지의 팀 책임자였으며 이 대회 결승전에서 팀 IHMC를 이끌고 2위를 차지했다. 당시 1위는 우리나라 카이스트팀의 휴보였다.

맨 아래 동영상에서 보듯 피규어 01은 멋지고 빛나는 금속 외관을 자랑한다.

세계 최초의 휴머노이드 양산을 천명한 어질리티 로보틱스와의 경쟁에 뛰어든 또다른 다크호스로 텍사스의 앱트로닉을 빼놓을 수 없다.

나사와 ‘발키리’ 만든 앱트로닉, ‘아폴로’ 공개

앱트로닉의 아폴로 휴머노이드 로봇. (사진=앱트로닉)
미국 텍사스대 출신이 주축이 된 앱트로닉의 아스트라 휴머노이드 몸통은 아폴로 개발 이전에 지각 및 손-눈 협응 능력을 교육하기 위해 사용됐다. 연구개발용 플랫폼이다. (사진=앱트로닉)

미국 텍사스 오스틴 소재 앱트로닉은 지난 8월 23일 오랫동안 기다렸던 ‘아폴로’(Apollo) 휴머노이드 로봇을 발표하면서 휴머노이드 상용화 경쟁 대열에 참가했다.

지금까지 이 회사는 주로 미국 정부와 미 국방부를 위한 외골격 및 2족보행 연구 개발 프로젝트에 종사해 왔으며 인지도는 낮았다.

앱트로닉은 첫 상업용 휴머노이드 로봇으로 아폴로를 내세우고 있지만 사실 이 회사는 2족보행 및 휴머노이드 로봇 개발에 익숙하다. 이 회사는 자사 홈페이지에 미항공우주국(나사)와 우주 탐험에 활용할 휴머노이드 로봇 ‘발키리’ 개발에 참여했다고 밝히고 있다.

이 회사는 2016년 제프 카르데나스 최고경영자(CEO), 닉 페인 최고기술책임자(CTO) 및 루이스 센티스가 텍사스 오스틴에 있는 텍사스대학교 인간 중심 로봇 연구소에서 창업했다.

앱트로닉은 2020년 말 아스트라(Astra)라는 상업용 휴머노이드 로봇 몸통 연구 플랫폼을 만들었다. 이 회사는 아스트라 몇 대를 생산해 연구소에 판매했다. 아스트라는 궁극적으로 ‘아폴로’ 휴머노이드의 기초가 된 초기 시제품들이 인식 및 파지를 할 수 있도록 교육하는 데 도움이 됐다. 또한 앱트로닉이 휴머노이드 로봇 개발에서 두 팔 조작과 손과 눈 협응의 복잡성을 해결하는 데 도움을 주었다.

아폴로의 사양과 특징

앱트로닉 퀵 디벨롭먼트 휴머노이드가 장애물 사이를 걸어다니는 모습이다. 앱트로닉 퀵 디벨롭먼트 휴머노이드는 보행 알고리즘을 테스트하고 완벽하게 만들기 위해 설계된 로봇의 한 세대였다. (사진=앱트로닉)

앱트로닉의 휴머노이드 로봇인 아폴로는 무게 72.5kg, 키 172cm이며 옮길 수 있는 무게는 25kg이다. 아폴로는 배터리를 사용해 25kg의 짐을 이리저리 옮기면서 4시간 동안 작업할 수 있을 것으로 예상된다.

가격은 향후 발표될 예정이다. 카르데나스는 아폴로를 새 자동차 가격 정도에 구입할 수 있을 것이라고 말했다. 이 회사의 출시 목표 시점은 2024년 말이다.

아폴로의 전략적인 디자인은 아르고 디자인에 의해 개척됐다. 이르고 디자인은 복잡성과 접근성의 균형을 맞추고, 사용과 작업이 용이하며, 구별되고 인지할 수 있는 형태를 만들었다.

아폴로는 앱트로닉이 개발한 13세대 이상인 전기 액추에이터의 절정을 보여준다.

카르데나스 앱트로닉 CEO는 관절에 있는 새로운 선형 액추에이터에 자부심을 가지고 있다. 이 설계가 복잡성을 줄이고 시스템의 신뢰성을 높이는 동시에 재료 비용을 절감해 주기 때문이다. 앱트로닉은 자사 지적재산권을 보호하기 위해 아폴로 휴머노이드의 회전 관절과 모터의 상업화를 하지 않는 전략적 결정을 내렸다.

아폴로, ‘총체적 조작’ 업무에 집중

아폴로는 최종적으로는 손재주가 뛰어난 장비를 갖추게 되겠지만 초기 적용에는 간단한 0~1 자유도(DoF)를 가진 손만 있으면 된다. (사진=앱트로닉)

앱트로닉은 이른바 ‘총체적 조작(gross manipulation)이라고 부르는 기술을 아폴로에 적용해 이 로봇을 창고에 우선 배치해 상자, 물품박스(토트) 등을 옮기는 작업을 맡도록 할 계획이다.

여기에는 완전히 손재주가 있는 손과 손목이 필요없이 집어 들 수 있는 물건을 옮기는 작업이 포함된다.

앱트로닉은 지난 8월 아폴로의 용도를 총체적 조작용으로 제한함으로써 제품 발표를 할 수 있었다.

테크크런치에 따르면 이날 소개된 로봇은 알파 하드웨어다. 앱트로닉은 2025년 상용화를 목표로 하고 있으며 2024년 말 이전에는 아폴로의 생산 버전을 볼 수 없다.

카르데나스는 “우리는 솜씨좋은(손재주 있는) 조작법에 대해 실제로 경계를 허물고 있는 일부 사람들과 협력했다. 그리고 우리는 보다 저렴한 로봇 보철물을 만들고 있는 단체들로부터도 로봇 손을 구입했다”고 말했다.

그는 로봇 손 개발이 회사의 비밀 소스라고 생각하지 않으며 손 개발에 중점을 둔 다른 회사들과의 미래 협력을 반대하지 않는다.

카르데나스 CEO는 아폴로의 목표 시장에 대해 “우리는 인간이 할 수 있는 많은 일들을 할 수 있고, 우리가 하고 싶지 않은 모든 일들을 처리할 수 있고, 우리가 다루는 모든 도구들을 취급할 수 있고, 우리가 운영하는 것과 같은 환경에서 작동할 수 있고, 다양한 일들을 할 수 있는 범용 로봇을 만들기를 원한다. 하지만 오늘날 존재하는 기술로 오늘날 로봇을 적용할 수 있다는 점에서 우리에게 흥미로운 것은 총 조작 영역, 즉 두 손으로 무엇인가를 한 번에 잡는 것을 의미한다”고 설명했다.

이어 “그러나 시스템이 범용이 되기 위해서는 적어도 다목적이어야 한다. (이는) 모든 것을 할 수 있기 전에 전 세계에서 이뤄지는 생산에서 적어도 3~4개의 작업을 해야 한다는 것을 의미한다. 그것은 그러한 일들 중 적어도 하나를 긍정적인 투자대비수익률(ROI)과 고객들이 찾고 있는 모든 것들을 제공하는 속도로 합리적으로 잘 수행해야 한다”고 말했다.

아폴로는 비전(시력) 인식과 힘 감지를 사용해 여러 협동로봇이 작동하는 것과 유사하게 인간이 로봇에 가까워질수록 함으로써 로봇이 넘어지는 등의 경우에 속도를 낮추도록 할 것으로 보인다.

아폴로는 사람이 너무 가까이 다가가면 멈출 수 있다. 이 로봇은 자신이 뭔가에 걸려 넘어지기 시작하면 몸을 구부려서 로봇과 주변 환경 모두에 대한 손상을 제한하는 안전 절차를 가지고 있다.

카르데나스 CEO는 “궁극적으로 휴머노이드는 가치 제안을 전달하기 위해 협력해야 한다. 따라서 휴머노이드는 인간과 함께 또는 그 주변에서, 그리고 현실 세계의 인간 공간과 우리가 운영하고 있는 모든 환경에서 일할 수 있어야 한다”고 말했다.

아래 동영상은 피규어의 ‘피규어 01’, 앱트로닉의 ‘아폴로’, 그리고 어질리티 로보틱스의 ‘디지트’ 시연 모습이다.

이재구 기자

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