저자: 미상 · 한국인
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테슬라 옵티머스 젠2 발표 영상을 분석. 외관 개선(흰색 마감, 완제품 느낌), 젠1 대비 움직임 30% 빨라지고 무게 10kg 감소, 액추에이터 6종으로 단순화해 양산성 확보, 목 2DOF로 시야 확보, 손가락 11DOF로 계란 같은 섬세한 조작 구현(클러치 핑거 드라이브로 역구동 방지), 발 촉각 센싱, 엔드투엔드 AI 학습으로 자율주행 대비 현장 투입이 쉬울 것으로 전망. 젠1→젠2 9개월 만의 발전 속도가 놀랍다고 평가.
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가장 하이라이트라고 볼 부분은 지금 보시는 손가락 움직임입니다. 정말 완전히 사람 같지 않습니까. 11개의 자유도를 가진 손이라고 소개하고 있는데, 지금 보시는 것처럼 계란을 자유자재로 들어 올렸다가 저렇게 내려놓는 섬세한 동작이 구현되고 있습니다. 이게 왜 어려울까요?
안녕하세요, 안대 공학 에러입니다. 테슬라가 옵티머스 2세대를 발표했습니다. 프로토타입을 공개하고 1세대를 발표한 뒤 이렇게 빠른 시간 안에 2세대를 보여줬는데요. 일단 외관부터 상당히 많이 달라졌고, 움직임도 장난이 아닙니다. 섬세한 동작까지 진보가 많았으니, 각각이 어떤 의미인지, 어떤 기술이 들어갔고 어떤 원리인지 살펴보겠습니다.
외관부터 보시죠. 하얗게 바뀐 부분도 그렇고, 전체적으로 깔끔해진 느낌입니다. 이전에는 뭔가 포장을 해주고 옷을 입혀줘야 할 것 같은 느낌이었는데, 이번에는 완제품 같은 모습으로 나왔습니다. 몸통과 팔다리 두께가 사람과 비슷한 수준으로 맞춰져 있고, 움직임도 굉장히 자연스럽습니다. 손가락 움직임도 그렇고, 몸을 약간씩 흔들면서 균형을 잡는 스태빌라이저 동작도 눈여겨볼 만합니다. 이런 동작이 가능하다는 건 액추에이터뿐 아니라 다양한 부품을 작게 만들어 구동할 수 있을 만큼 기술력이 높아졌다는 뜻입니다.
얼굴에는 아이언맨 마스크처럼 LED가 들어가 있습니다. 실제로 사람이 안에 들어가 있는 게 아니니까, LED를 통해 주변 사람들에게 로봇의 상태나 "충전이 필요하다" 같은 신호를 전달하는 커뮤니케이션 용도로 쓰이지 않을까 싶습니다.
동작 속도도 30% 빨라졌습니다. 그래도 느리게 느껴질 수 있지만, 짐을 들고 이동하거나 어딘가로 이동하는 작업을 생각하면 이동 속도가 30% 빨라진 만큼 생산성도 높아진 셈입니다. 무게는 10kg이나 줄었습니다. 성능은 유지하면서 오히려 발전했는데 무게까지 줄었으니, 빠르게 구동하거나 배터리를 더 오래 쓸 수 있는 장점이 있습니다.
테슬라는 결국 양산을 해서 단가를 낮추고 원가를 절감해 빠르게 보급하려는 목표를 갖고 있습니다. 로봇 관절마다 구동기가 필요한데, 이번에는 액추에이터를 딱 여섯 종류만 만들었습니다. 롤, 피치, 요 세 축에 대해 각 관절이 어느 정도 움직이는지 분석하고, 비슷한 것끼리 그룹으로 묶은 다음 직선으로 움직일지 회전으로 움직일지를 정해 총 여섯 종류로 정리했습니다. 각각의 무게와 구동 가능한 힘을 정해두고, 이 여섯 가지만 써서 로봇을 만든 겁니다. 부품 수를 최대한 줄여 양산 가능성을 높인 설계라고 볼 수 있습니다.
목도 자유롭게 움직입니다. 좌우로 돌리고, 끄덕이고, 위아래로도 움직이죠. 자유도가 2인 2DOF 구성입니다. 상하좌우가 모두 되니 앞쪽의 모든 방위를 인지할 수 있습니다. 비전 처리로 움직이는 옵티머스에게 충분히 넓은 시야를 확보해 줄 수 있다고 보시면 됩니다. 회전 정도에 따라 거의 180도 이상도 볼 수 있습니다.
사람도 농구를 할 때 시야가 좋아야 빠르게 속공하고 패스하고 페이크를 쓰듯이, 로봇도 시야가 넓어야 주변 상황을 판단할 수 있습니다. 갑자기 뭔가 날아올 수도 있으니 시야각이 중요하죠. 두 개의 목 관절을 구성함으로써 인간에 더 가깝게 움직이도록 구현했다고 보시면 됩니다. 또 자기 몸을 내려다볼 수 있어서 무엇을 들었는지, 몸에 어떤 상태 변화가 있는지도 파악할 수 있습니다.
이번 발표의 하이라이트는 손입니다. 11개의 자유도를 가진 손으로, 계란을 집어 올리고 내려놓는 섬세한 조작이 가능합니다. 일반적인 로봇 매니퓰레이터는 끝단에서 물건을 누를 때 모터가 고정되어 있다가 압력에 따라 밀리거나 꽉 쥐었다가 액추에이터가 살짝 풀리는 식으로 동작합니다. 그런데 계란처럼 섬세한 물건을 다루려면 미세한 조정까지 함께 되어야 합니다.
손가락마다 촉각 센서가 있어 각 핑거의 정보를 갖고 있습니다. 단순히 팔을 움직여 집는 것이 아니라 각 손가락의 압력 센서까지 가져와 처리합니다. 손가락은 보통 세 마디로 구성되는데, 이번 손은 엄지에 세 개 이상의 축을 두고 나머지 네 손가락과 함께 인간 손의 움직임을 단순화해 구현했습니다. 다섯 손가락을 모두 완벽하게 구현하면 좋겠지만 복잡해지고 AI 학습과 제어 부담도 커지며 양산 비용도 늘어납니다. 그래서 필요한 부분만 간추려 구현한 것입니다.
각 손가락은 금속 힘줄로 연결되어 있어 유연하게 움직입니다. 예전에는 키네마틱스 행렬을 계산해 다음 동작을 정했지만, 여기서는 사람이 학습시킨 대로 AI가 움직이도록 합니다. 그래서 이런 섬세함이 나올 수 있습니다. 다만 AI가 정확하게 표현하려면 로봇이 입력에 맞게 정확히 반응해야 합니다. 계란을 너무 세게 쥐면 깨지니 살살 잡아야 하죠.
테슬라가 직접 언급한 파란색 기어 부분이 여기서 중요합니다. 테슬라는 이를 "백 드라이브 블 핑거 드라이브"라고 설명했습니다. 기어가 맞물려 돌아가는 구조인데, 기어 사이에는 유격이 있어서 계란을 꽉 쥐어도 살짝 풀릴 수 있습니다. 그런데 이 구조는 반대쪽 기어가 역회전하려고 하면 뒤에 있는 부분이 꽉 잡아줘서 백 드라이브가 되지 않습니다. 즉, 전력을 계속 쓰지 않아도 버틸 수 있어 전력도 아끼고 계란 같은 것도 안정적으로 잡을 수 있습니다. 꽤 머리를 잘 쓴 설계입니다.
영상에 나온 스쿼트 같은 동작을 왜 넣었냐는 의문도 있는데, 이는 로봇 자체의 안정성을 보여주기 위한 것입니다. 애매한 환경에서도 스태빌라이저가 잘 작동해 안정적으로 움직일 수 있다는 것을 보여주려는 의도죠. 작년 영상에서는 전선과 와이어 하네스가 엉켜 로봇이 균형을 잡으려고 애쓰는 모습도 있었는데, 이번에는 그런 것 없이 스스로 잘 움직이고 안정화할 수 있다는 점이 상당히 놀라운 발전입니다.
발도 눈여겨볼 만합니다. 발을 디딜 때 힘과 토크를 센싱하는 발가락 관절 섹션이 있고, 앞꿈치로 먼저 딛고 뒤로 풀리는 인간의 걸음걸이를 그대로 학습한 것으로 보입니다. 이런 움직임이 안정적이라고 판단해 학습시킨 것 같습니다. 액추에이터를 알통 부분에 넣은 것도 눈에 띕니다. 이렇게 하면 공간을 절약할 수 있고, 외부 환경에서 먼지나 물이 있는 곳에서도 잘 동작하도록 고려한 구조가 아닐까 추정됩니다.
처음에 신발을 신었는지 안 신었는지 헷갈리는데, 신발을 신길 수 있는 형태로 설계되어 있습니다. 특정 지형에서 잘 움직이려면 특정한 신발이 필요할 수도 있으니, 사람의 신발을 그대로 끼울 수 있게 구성한 것으로 보입니다.
옵티머스 2세대가 나온 지금, 실제로 어디에 쓸 수 있을지 고민하게 됩니다. 자율주행차는 안전과 직결되어 있고, 예측하기 어려운 상황까지 학습해야 하기 때문에 아무래도 시간이 더 걸릴 것이라는 견해가 많습니다. 반면 옵티머스는 테슬라의 기가 팩토리에 바로 투입해 반복 노동을 맡기거나, 사람이 하기 힘든 작업을 맡기는 방식으로 활용할 수 있습니다. 자율주행보다는 현실적으로 더 빨리 쓰일 수 있다고 추측할 수 있습니다. 사람 대신 로봇을 넣고 계속 충전하며 쓰면 인건비를 아낄 수 있고, 이는 테슬라 봇 자체뿐 아니라 테슬라 차량의 원가 절감으로도 이어질 수 있습니다.
일론 머스크는 FSD 버전 12에서 엔드 투 엔드 학습 방식을 설명했습니다. 속도 방지턱이 나오면 속도를 줄이라고 일일이 프로그래밍한 것이 아니라, 처음부터 끝까지 비전 처리를 하고 그에 대한 학습 데이터를 계속 넣어 통합적으로 구동하도록 했습니다. 옵티머스도 같은 방식으로 학습합니다. 액추에이터가 어떻게 움직여야 하는지, 센서 데이터가 특정하게 들어왔을 때 어떤 압력으로 어떻게 처리해야 하는지, 손가락을 어떤 모양으로 들어야 하는지를 사람으로부터 학습합니다. 명령을 하나하나 수행하는 대신, 비전을 보고 판단해 행동하는 방식입니다. 그래서 움직임이 점점 자연스러워지고 있습니다.
옵티머스 1세대는 올해 3월에 나왔습니다. 처음 공개된 것은 2022년 9월이었습니다. 그리고 9개월 만에 이렇게 발전된 형태가 나왔습니다. 이는 실제로 테슬라 내부에서는 훨씬 더 개선된 버전이 연구되고 있다는 뜻입니다. 양산과 성능을 동시에 지켜야 하기 때문에 테슬라의 개발 속도가 상당히 빠르다는 점이 인상적입니다. 앞으로 얼마나 발전할지 크게 기대할 만합니다.
테슬라의 FSD 기술 발전을 통해 로보틱스가 이렇게 빠르게 발전할 수 있다는 점은 정말 놀라운 부분입니다. 특히 전자공학을 공부한 분들이 이 영상을 보면 "이걸 어떻게 이렇게 빨리 만들었지?" 하고 놀랄 것입니다. 로보틱스를 원래 하던 사람들이 아니더라도, AI로 학습하고 구동기를 몇 개로 줄여 원가를 낮추면 이런 결과가 빠르게 나올 수 있다는 것을 보여줍니다.
오늘은 테슬라 옵티머스 2세대를 간단히 요약해 보았습니다. 그냥 봐도 재밌고 신기한 부분이 많지만, 각 요소가 어떤 의미를 가지는지 살펴보는 것도 의미 있었습니다. 테슬라가 처음에 예고했던 것을 잘 구현했다는 점도 중요합니다. 섬세한 동작이 중요한 이유는 결국 인간을 따라 하기 위해서입니다. 인간을 잘 따라 하기 위한 기술 로드맵을 차근차근 밟아가고 있는 것으로 보입니다. 일론 머스크가 처음에 쫄쫄이 옷을 입은 인간이 춤추는 모습을 보여줬을 때 "저런 게 로봇이냐"며 조롱받기도 했지만, 2년 만에 이렇게 빠르게 발전한 로봇을 보니 가슴이 뜨거워지는 벅찬 느낌이 듭니다.
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