Allegro Hand
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Overview
Allegro Hand는 한국의 **Wonik Robotics (원익로보틱스)**에서 개발한 연구용 다지 로봇 핸드이다. 한국산업기술연구원(KITECH)의 휴머노이드 로봇 핸드 연구 그룹에서 개발한 기술을 기반으로 라이센스를 받아 상용화되었다.
기술 사양
| 항목 | 스펙 |
|---|---|
| 제조사 | Wonik Robotics (원익로보틱스) |
| 본사 위치 | 경기도 성남시 |
| DoF | 16 (4 손가락 x 4 관절) |
| 손가락 | 4개 (엄지 포함) |
| 무게 | 약 1.08 kg |
| 페이로드 | 약 5 kg |
| 최대 토크 | 0.70 Nm |
| 최대 관절 속도 | 0.11 s/60° |
| 관절 센서 | 포텐셔미터 (해상도: 0.002°) |
| 통신 방식 | CAN 버스 (1 Mbps) |
| 제어 주파수 | 333 Hz |
| 가격대 | $15,000 - $16,000 |
핵심 의의
Allegro Hand는 덱스터러스 매니퓰레이션 연구의 표준 플랫폼으로 자리매김했다:
- 접근성 있는 가격: Shadow Hand ($100K+) 대비 약 1/6 가격으로 연구실 보급에 적합
- 연구 친화적 설계: 16 DoF 독립 토크 제어로 복잡한 그라스핑/매니퓰레이션 연구 가능
- 풍부한 생태계: ROS 지원, 시뮬레이션 환경 (MuJoCo, Isaac Gym) 통합, 다양한 연구 논문
- 인간형 구조: 엄지를 포함한 4손가락 구조로 인간 손 움직임 연구에 적합
버전 히스토리
| 버전 | 출시 | 주요 특징 | 비고 |
|---|---|---|---|
| v1.0 | 초기 | 기본 기능 | 신뢰성 이슈 보고 |
| v2.0 | - | 개선된 설계 | 일부 하드웨어 문제 |
| v3.0 | - | 안정성 향상 | 지속적 개선 |
| v4.0 | 2020년대 초 | 기술/디자인 대폭 개선 | 현재 주력 모델 |
| v5 (3F) | 최신 | 9 DoF, 360° 촉각 센서 | 3손가락 버전 |
| v5 Plus (4F) | 최신 | 16 DoF, 360° 촉각 센서 | 4손가락 프리미엄 |
v4.0 주요 개선 사항
- 신뢰성 대폭 향상: 이전 버전의 하드웨어 문제 해결
- 사용 편의성 개선: 설정 및 운용 간소화
- 디자인 개선: 외관 및 구조적 완성도 향상
- 센서 옵션 확장: 다양한 핑거팁 센서 및 자세/방향 센서 (AHRS) 추가 가능
- 소프트웨어 지원: ROS 패키지 개선 (Python 라이브러리, 32/64비트 지원)
VLA 연구 활용
Allegro Hand는 Vision-Language-Action (VLA) 및 학습 기반 매니퓰레이션 연구에서 널리 활용된다:
주요 연구 사례
| 연구 영역 | 활용 방식 | 비고 |
|---|---|---|
| 모방 학습 (Imitation Learning) | 텔레오퍼레이션으로 데이터 수집 후 BC/DAPG 학습 | CMU LEAP Hand 비교 연구 |
| 강화 학습 (RL) | MuJoCo/Isaac Gym 시뮬레이션 → Sim2Real 전이 | 정책 학습 표준 플랫폼 |
| Visuomotor Diffusion | 시각-운동 확산 정책으로 복잡한 인핸드 조작 | 뚜껑 돌리기 등 |
| MPC with Forward Models | 순방향 모델 기반 MPC로 인핸드 매니퓰레이션 | Luo et al., 2023 |
| 그라스프 플래닝 | 불확실성 고려한 그라스프 계획 | Barrett Hand와 비교 |
학습 기반 연구 장점
- DAPG (Demo Augmented Policy Gradient): 희소 보상 환경에서 효과적인 정책 학습
- 멀티모달 피드백: 시각, 촉각, 고유수용감각 통합 가능
- Sim2Real 전이: 시뮬레이션 학습 후 실제 하드웨어 적용 용이
한계점
- Shadow Hand 대비 제한된 손가락 수 (5개 → 4개)
- v5 이전 모델은 기본 촉각 센서 미포함 (별도 구매 필요)
- 손목 관절 미포함 (별도 로봇 암 필요)
하드웨어 연결
통신 인터페이스
- CAN 버스: 1 Mbps 속도, 다수의 핸드 동시 연결 가능
- 지원 CAN 인터페이스: NI USB-8473s, PEAK CAN 등
- 커넥터: JST PHD 시리즈 20핀 (전원 및 통신)
마운팅
- 마운팅 블록: 6개의 M3 평머리 나사 사용 (양쪽 3개씩)
- 표준 로봇 암 (UR, Franka, KUKA LWR 등)과 호환
소프트웨어 지원
| 플랫폼 | 지원 |
|---|---|
| ROS/ROS2 | 공식 지원 (v1, v2, v4) |
| Windows | 지원 |
| Linux | 지원 (32/64비트) |
| MuJoCo | 커뮤니티 모델 |
| Isaac Gym | 커뮤니티 모델 |
구매 정보
- 가격 문의: robotics.biz@wonik.com
- 보증: 90일 하드웨어 보증
- 옵션: 핑거팁 센서, AHRS 센서 별도 구매 가능
References
- Allegro Hand 공식 사이트
- Wonik Robotics 공식 사이트
- Allegro Hand Wiki
- ROS 패키지 (v4)
- Dexterous Manipulation for Multi-Fingered Robotic Hands With Reinforcement Learning: A Review
- Survey of Learning-Based Approaches for Robotic In-Hand Manipulation