GEX 시리즈

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Overview

GEX는 Democratizing Dexterity를 목표로 개발된 초저가 덱스터러스 조작 시스템입니다. GX11 로봇 핸드와 EX12 엑소스켈레톤 글러브로 구성된 폐루프 텔레오퍼레이션 프레임워크를 제공합니다.

항목	GX11 Hand	EX12 Glove
DoF	11	12
가격	~$600	-
조립 시간	4시간 이내	-
손가락 수	3개 (엄지, 검지, 중지)	3개
비용 비교	Shadow Hand 대비 1/125, Allegro 대비 1/20 (논문 기준)	-

GX11 핸드 상세 스펙

기구부

항목	스펙
DoF 구성	엄지 3 DoF + 검지 4 DoF + 중지 4 DoF
재질	ABS 플라스틱 (3D 프린트)
구동 방식	완전 구동 (Fully-Actuated)
설계 기반	LEAP Hand 기반 3손가락 설계

액추에이터

항목	스펙
모터	Dynamixel XL330-M288-T
토크	0.53Nm (정격)
감속비	288:1
무게	18g / 액추에이터
크기	24.5 x 33 x 25 mm

센싱 및 제어

항목	스펙
인코더	AS5601 (12-bit 절대위치)
위치 분해능	0.088°
통신	TTL Multidrop Bus (최대 1Mbps)
전원	5V DC
제어 모드	전류/속도/위치 제어
프로세서	ARM Cortex-M0+

핵심 의의

덱스터리티의 민주화

GEX 프로젝트의 가장 큰 의의는 덱스터러스 조작 연구의 진입장벽을 획기적으로 낮춘 것입니다.

기존의 문제점:

Shadow Hand ($75K+): 뛰어난 성능이지만 대부분의 연구실에서 구매 불가
Allegro Hand ($12K+): 중간 가격대지만 여전히 높은 초기 비용
텐던 구동 방식: 유지보수 어려움, 케이블 마모 문제

GEX의 해결책:

$600 이하의 제조 비용으로 누구나 덱스터러스 핸드 연구 가능
완전 구동 방식으로 텐던 시스템의 복잡성 제거
3D 프린트 기반으로 즉시 복제 및 수리 가능
4시간 이내 조립으로 빠른 배포

VLA 연구 가속화

저렴한 덱스터러스 핸드의 보급은 VLA (Vision-Language-Action) 연구에 직접적인 영향을 미칩니다:

데이터 수집 확대: 더 많은 연구실에서 덱스터러스 조작 데이터 생성 가능
텔레오퍼레이션 접근성: EX12 글러브와의 통합으로 고품질 시연 데이터 획득
분산 연구: 동일 플랫폼의 저렴한 복제로 멀티사이트 연구 촉진

설계 철학

왜 3손가락인가?

LEAP Hand의 5손가락 설계에서 벗어나 3손가락 구조를 채택한 이유:

유연성 극대화: 엄지, 검지, 중지만으로도 대부분의 조작 태스크 수행 가능
인간 손 모방: 인간의 핵심 파지 패턴(precision grip, power grip) 재현
복잡도 감소: 무게와 크기 최적화, 제어 단순화
비용 절감: 액추에이터 수 감소로 BOM 비용 절감

완전 구동 vs 텐던 구동

특성	완전 구동 (GEX)	텐던 구동 (Shadow)
상태 관측성	완전 관측 가능	케이블 신장으로 오차 발생
기구학 모델링	정확	비선형 요소 존재
유지보수	단순	케이블 교체 필요
힘 전달	직접적	마찰 손실
콤팩트함	비교적 큼	콤팩트 가능

비용 분석

BOM (Bill of Materials) 추정

아래 비용은 일반적인 시장가 기준 추정치이며, 실제 비용은 구매처/수량에 따라 변동 가능

항목	수량	단가 (추정)	소계
Dynamixel XL330-M288-T	11	~$50	~$550
3D 프린트 부품 (ABS)	1 set	~$20	~$20
AS5601 인코더	내장	-	-
배선/커넥터	1 set	~$15	~$15
기타 하드웨어	-	~$15	~$15
총계			~$600

미포함: 컨트롤러, 전원 공급 장치, 조립 도구

타 제품 대비 비용 비교

논문에서는 Shadow Hand 대비 1/125, Allegro 대비 1/20 비용으로 명시됨

제품	가격 (논문 기준)	비용 비율
Shadow Hand	$75,000+	125x
Allegro Hand	$12,000+	20x
Clone Hand	~$2,800	~5x
LEAP Hand	~$2,000	~3x
GEX GX11	~$600	1x

참고: Shadow Hand, Allegro 가격은 논문에서 언급한 비율(1/125, 1/20) 기준 역산 값. 실제 시장가는 변동 가능

총 소유 비용 (TCO) 관점

GEX의 장점은 초기 비용만이 아닙니다:

수리 비용: 파손 시 3D 프린트로 즉시 교체 (~$20/부품)
업그레이드: 모듈식 설계로 개별 손가락 교체 가능
확장성: 여러 대 구매해도 부담 적음 (양팔 시스템 $1,200)

조립 및 활용

조립 프로세스

3D 프린트 (2-3시간): ABS 부품 출력
모터 설치 (1시간): Dynamixel 액추에이터 장착
배선 (30분): TTL 버스 연결
캘리브레이션 (30분): 위치 영점 설정

텔레오퍼레이션 설정

GX11은 EX12 엑소스켈레톤 글러브와 결합하여 사용:

총 23 DoF 폐루프 시스템
기구학 리타겟팅 알고리즘으로 고충실도 제어
전류 제어 모드로 토크 추정 기반 간접적 힘 감지 가능 (별도 햅틱 센서 미탑재)

한계 및 고려사항

현재 한계

3손가락 제한: 5손가락 필요 태스크 불가
센싱: 별도 촉각 센서 미탑재 (전류 기반 토크 추정만 가능)
방수/방진: 연구용으로 산업 환경 부적합
페이로드: 고중량 물체 조작 제한적

적합한 용도

VLA/강화학습 연구용 데이터 수집
텔레오퍼레이션 기반 시연 학습
교육용 플랫폼
저비용 프로토타이핑

부적합한 용도

산업용 생산 환경
고정밀 조립 태스크
장시간 연속 운용

References

논문: Dong, Y., Liu, X., Wan, J., & Deng, Z. (2025). “GEX: Democratizing Dexterity with Fully-Actuated Dexterous Hand and Exoskeleton Glove.” arXiv:2506.04982
액추에이터: Dynamixel XL330-M288-T