로봇 손끝 촉각센서, 마모되는 표면 대신 그 아래를 읽는다

로봇 손끝이 사람 손과 다른 건 뭘까. 로봇은 이제 보고, 계획하고, 움직이는 건 꽤 잘해. 그런데 뭔가를 쥐는 순간부터 얘기가 달라져. 손가락에 힘이 얼마나 실렸는지, 물건이 미끄러지고 있는지, 만지는 게 금속인지 고무인지 — 이 촉각을 신뢰할 만하게 만드는 건 아직 풀리지 않은 문제야. 휴머노이드 손, 손재주로봇손(dexterous hand), 물류·서비스 로봇 모두 이 병목에 걸려 있어.

지금까지 답은 대개 “전자피부”였어. 정전용량식·압저항식·압전식처럼 손끝 표면 가까이에 얇은 전기 감지층을 깔아 접촉을 읽는 방식이야. UltraSense Systems의 CEO Mo Maghsoudnia와 CTO Hao-Yen Tang이 9월 12일 The Robot Report에 함께 쓴 기고문¹은 이 방식의 약점을 정면으로 짚어. 감지층이 로봇 손에서 가장 혹독한 자리에 앉아 있다는 거야.

반복 압축, 마모, 오염, 습도, 온도 변화, 세척, 소재 노화 — 이런 환경에 계속 노출되니까, 캡슐로 감싸도 시간이 지나면 마모·이력현상·크리프·박리·베이스라인 드리프트가 쌓인다고 이 회사는 주장해¹. 실험실 시제품에서는 넘어갈 수 있는 문제지만, 수백만 번의 접촉 사이클을 버텨야 하는 상용 로봇 손에서는 제품 생존이 걸린 문제가 된다는 얘기지. 그래서 UltraSense는 감지층을 표면에서 아예 떼어내, 마모가 심한 바깥 구조 아래(서브서피스)에 심는 편이 낫다고 봐¹.

아래에서 위를 읽는다는 것

원리는 이렇다. 초음파 신호는 손끝 구조를 통과하면서 내부 경계면에서 반사되는데, 비행시간(ToF)·반사 진폭·감쇠·주파수 응답·위상·음향임피던스 불일치 같은 여러 파라미터를 동시에 활용해서 접촉·변형·전단을 읽어낸다고 해¹.

숫자로 보여준 것

기고문은 시연 결과를 구체적으로 밝혀. 엘라스토머 층을 통해 500마이크로미터 공간 해상도로 촉각을 감지했고¹, 국소 압축력은 약 1.25 mN 정밀도로 프로파일링했으며¹, 전단력은 약 5 mN 노이즈 플로어 수준까지 추론해냈다고 해¹. 전부 UltraSense 자체 시연 결과라 독립 검증된 수치는 아니지만, 마이크로미터·밀리뉴턴 단위까지 구체적으로 제시했다는 점은 눈여겨볼 만해.

또 하나 흥미로운 건 금속 표면 얘기야. 정전용량식 터치는 금속처럼 전기장을 막거나 왜곡하는 표면에서 잘 작동하지 않는데, 초음파는 전기장이 아니라 음향 신호로 접촉을 읽으니까 이 한계에서 자유롭다고 주장해¹.

처음 만드는 회사가 아니다

UltraSense는 2018년 설립된 샌호세 회사고¹, 자동차 HMI(터치 인터페이스) 시장에서 초음파 센싱으로 이미 400만 개 이상의 유닛을 출하한 이력이 있어¹. 로봇 손 촉각센서는 완전히 새로운 시도가 아니라, 기존에 검증한 초음파 플랫폼을 새 응용처로 확장하는 셈이지. 초음파 기반 터치·힘 감지·ToF 촉각 센싱 관련 특허 포트폴리오도 보유하고 있다고 밝혔어¹.

아직 모르는 것

이 글은 UltraSense CEO와 CTO가 직접 쓴 기고문이야. 그러니 “왜 우리 방식이 낫다”는 서술은 회사의 주장으로 읽어야 해 — 표면결합형 전자피부의 마모 문제도, 서브서피스 초음파가 더 낫다는 결론도 전부 UltraSense 쪽 설명이고, 위 수치들도 자체 시연 결과야. 실제 로봇 손에 탑재돼 수백만 사이클을 버티는 제품이 나왔는지, 제3자가 같은 조건에서 재현했는지는 이 글만으로는 알 수 없어.

각주

1. Mo Maghsoudnia·Hao-Yen Tang(UltraSense Systems), 「Ultrasound offers a scalable path to tactile intelligence for physical AI」(2026-09-12) The Robot Report 기고문 ↩︎ ↩︎² ↩︎³ ↩︎⁴ ↩︎⁵ ↩︎⁶ ↩︎⁷ ↩︎⁸ ↩︎⁹ ↩︎¹⁰ ↩︎¹¹