고정밀 휴머노이드 로봇 제어를 위해 어떤 로봇 관절 모듈을 선택해야 할까요?

2026년, 수십 곳의 휴머노이드 로봇 제조업체와 기술 논의를 진행하면서 한 가지 사실이 점점 더 분명해졌습니다. 많은 기업이 단순히 걷거나 기본적인 동작을 수행하는 휴머노이드 로봇을 개발하는 데 그치지 않습니다. 일상생활과 산업 현장에서 사람들에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 섬세하고 실용적인 작업을 수행하는 휴머노이드 로봇을 만드는 훨씬 더 야심 찬 목표를 향해 나아가고 있습니다.

안녕하세요. HONPINE의 기술 이사 Theodore Li입니다.

오늘은 단순한 움직임을 넘어서는 작업이 필요한 휴머노이드 로봇을 위해 설계된 하모닉 관절 모듈을 소개해 드리겠습니다. 정밀한 위치 제어, 정확한 힘 제어, 안정적인 동작이 요구되는 실제 작업을 수행할 로봇에는 HONPINEHAG 하모닉 관절 모듈을 추천합니다.

HONPINE HAG 하모닉 관절 모듈의 5가지 주요 장점

1. 높은 위치 결정 정확도와 뛰어난 토크 제어

사람과 유사한 정밀한 동작의 기반

휴머노이드 로봇은 조립, 물체 조작, 파지, 보행과 같은 복잡한 작업을 수행해야 합니다. 이러한 응용 분야에서는 관절의 위치 결정 정확도와 동작 제어에 매우 높은 수준이 요구됩니다.

HONPINEHAG 하모닉 관절 모듈은 고정밀 동작 제어를 지원하는 다음과 같은 기능을 제공합니다.

듀얼 절대 엔코더: 모든 모델에는 20비트 싱글턴 절대 엔코더(회전당 1,048,576 카운트)와 12비트 멀티턴 절대 엔코더가 장착되어 있으며, BiSS-C 통신 프로토콜을 지원합니다.

높은 위치 결정 정확도: 단방향 위치 결정 정확도는 ≤45 arcsec, 반복 정밀도는 ≤10 arcsec에 달합니다. 이러한 사양은 휴머노이드 로봇이 복잡한 작업 중에도 미세하게 동작을 조정하고 보다 일관된 위치를 유지하는 데 도움이 됩니다.

토크 센서 옵션: 제품 사양에 따르면 HAG 시리즈는 통합형 토크 센서(T 접미사) 옵션을 지원하며, 측정 범위는 25 N·m~500 N·m이고 비선형성은 최저 0.5%입니다.

이를 통해 컴플라이언트 상호작용, 힘 피드백, 충돌 감지와 같은 토크 기반 제어 전략을 구현할 수 있습니다. 이러한 기능은 더욱 안전한 인간-로봇 협업과 섬세한 조작 작업에 필수적입니다.

높은 비틀림 강성: HAG-40과 같은 대형 모델은 최대 18.6 × 10⁴ N·m/rad의 비틀림 강성을 제공합니다. 높은 비틀림 강성은 부하가 걸렸을 때 변형을 줄이고 불필요한 진동을 억제하며, 동작 안정성과 엔드 이펙터 위치 결정 정확도를 유지하는 데 도움이 됩니다.

2. 높은 토크 밀도와 강력한 과부하 용량

휴머노이드 로봇의 까다로운 동력 요구 충족

고관절과 무릎 관절은 점프, 계단 오르기, 일어서기, 낙상 후 자세 회복과 같은 까다로운 동작을 지원하기에 충분한 토크를 제공해야 합니다. 동시에 휴머노이드 로봇의 제한된 설치 공간과 배터리 용량 때문에 토크 밀도와 전체 중량은 중요한 설계 고려 사항입니다.

HONPINE HAG 시리즈는 다양한 관절 요구 사항에 맞춰 폭넓은 토크 범위를 제공합니다.

폭넓은 토크 범위: 피크 토크가 11.4~18 N·m인 HAG-11부터 최대 800 N·m의 피크 토크와 557 N·m의 정격 토크를 제공하는 HAG-40까지, HAG 시리즈는 다양한 휴머노이드 로봇 관절 응용 분야를 지원합니다.

로봇의 기계 설계와 부하 요구 사항에 따라 손목 및 팔 관절에는 소형 모델을 고려할 수 있으며, 어깨, 고관절, 무릎과 같은 고부하 관절에는 대형 모델이 적합합니다.

높은 단시간 과부하 용량: 휴머노이드 로봇은 동적 동작 중 순간적인 고부하 조건에 자주 놓입니다. 예를 들어 HAG-25의 정격 토크 범위는 48–115 N·m이고 피크 토크 범위는 86–203 N·m입니다.

이러한 추가 단시간 토크 용량은 점프, 급가속, 낙상 후 자세 회복과 같은 까다로운 동작을 지원합니다.

3. 중공축 케이블 배선이 가능한 콤팩트·경량 설계

휴머노이드 로봇 내부의 제한된 공간에 최적화

휴머노이드 로봇은 내부 배치 공간이 매우 제한적입니다. 각 구성품을 신중하게 배치해야 하며, 과도한 중량은 배터리 수명, 동적 성능, 전체 에너지 효율에 직접적인 영향을 줍니다.

통합 구조와 중공축 설계를 갖춘 HAG 하모닉 관절 모듈은 이러한 과제를 해결합니다.

중공축 케이블 배선: HAG 시리즈에는 내부 케이블 배선을 위한 중앙 관통 홀이 있습니다. 예를 들어 HAG-20의 중앙 보어 직경은 Φ16.8 mm이며, HAG-40은 Φ28 mm 보어를 제공합니다.

전원 케이블, 통신선 및 기타 필수 배선을 관절 중앙으로 통과시킬 수 있어 내부 케이블 관리를 간소화하고, 외부 배선으로 인한 간섭, 굽힘, 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다.

경량·고집적 구조: HAG는 프레임리스 토크 모터, 하모닉 감속기, 드라이버 보드, 옵션 전자기 브레이크를 콤팩트한 관절 어셈블리에 통합합니다.

HAG-20을 예로 들면 브레이크를 장착했을 때 전체 중량은 1.63 kg에 불과합니다. 이러한 콤팩트한 구조는 설치 공간과 중량이 주요 제약 조건인 휴머노이드 로봇 설계에 적합합니다.

4. 뛰어난 동적 응답성과 통신 호환성

응답성 높은 동작과 원활한 시스템 통합 지원

휴머노이드 로봇은 변화하는 명령, 외력, 환경 조건에 대응하여 관절 동작을 지속적으로 조정해야 합니다. 이를 위해서는 응답성 높은 동작 성능과 신뢰할 수 있는 통신 인터페이스를 갖춘 관절 모듈이 필요합니다.

고속 작동: HAG-14와 같은 소형 모델은 최대 98 rpm에 도달할 수 있어 보행이나 빠른 팔 동작처럼 비교적 빠른 관절 움직임이 필요한 응용 분야를 지원합니다.

산업용 통신 프로토콜: HAG 시리즈는 CANopen 및 EtherCAT 통신 프로토콜을 지원하므로 다양한 로봇 제어 아키텍처에 관절 모듈을 더욱 쉽게 통합할 수 있습니다.

내장 STO 안전 기능: HAG에는 Safe Torque Off(STO) 기능도 내장되어 있습니다. 적절한 안전 제어 시스템에 의해 작동되면 STO가 모터 토크 생성을 비활성화하여 비상 상황이나 시스템 고장 시 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.

STO는 기계식 제동 기능을 제공하거나 관절을 기계적으로 잠그는 기능이 아니라는 점에 유의해야 합니다. 전원 손실 후에도 위치를 유지해야 하는 응용 분야에서는 옵션 전자기 브레이크도 고려해야 합니다.

5. 높은 구조 강성과 신뢰성 있는 기계 설계

까다로운 작동 조건에서 관절 안정성 유지

휴머노이드 로봇 관절은 보행, 기립, 들어 올리기 및 기타 동적 동작 중 복합적인 힘을 받습니다. 관절 모듈은 토크를 전달하는 동시에 외부 굽힘 모멘트를 견디고 구조적 안정성을 유지해야 합니다.

높은 틸팅 강성: 대형 HAG 모델은 높은 틸팅 강성을 제공합니다. 예를 들어 HAG-40은 175 × 10⁴ N·m/rad에 달해 로봇의 움직임과 외부 하중으로 발생하는 굽힘 모멘트를 관절이 견디는 데 도움이 됩니다.

이는 고관절과 무릎처럼 하중을 지지하는 관절에서 특히 중요합니다. 이러한 관절의 구조적 변형은 로봇의 동작 정확도와 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.

전자기 브레이크 옵션: HAG 시리즈는 브레이크 옵션 구성을 제공합니다. 모터가 능동적으로 구동되지 않을 때 서 있는 자세를 유지하거나 관절 위치를 고정해야 하는 휴머노이드 로봇에는 전자기 브레이크를 통해 추가적인 기계식 유지 기능을 제공할 수 있습니다.

이는 정전이나 유휴 시간에도 관절 위치를 유지하는 것이 중요한 설계 요구 사항인 응용 분야에서 특히 유용합니다.

HONPINE HAG 하모닉 관절 모듈은 귀사의 휴머노이드 로봇에 적합할까요?

기본 동작을 시연하는 데 그치지 않고 실제 작업을 수행하는 휴머노이드 로봇을 개발하고 있다면 관절 모듈을 신중하게 선택해야 합니다.

위치 결정 정확도, 토크 제어, 과부하 용량, 구조 강성, 동적 응답성, 시스템 통합은 모두 로봇이 복잡한 작업을 안정적으로 수행하는 능력에 영향을 줍니다.

HONPINEHAG 하모닉 관절 모듈은 하모닉 감속기, 프레임리스 토크 모터, 통합 구동 전자 장치, 절대 엔코더, 옵션 토크 감지 및 브레이크 기능을 콤팩트한 관절 솔루션에 결합합니다.

고정밀 동작 제어와 신뢰성 있는 관절 성능이 필요한 휴머노이드 로봇을 개발하고 계신다면 HONPINE에 문의하여 HAG 하모닉 관절 모듈 데이터시트를 요청하고 엔지니어링 팀과 응용 분야의 요구 사항을 논의해 보십시오.