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AmazingHand 5손가락 물리 도킹 시뮬레이션 — 실측 MuJoCo 구현 (기존 GIF 재검증 결과 실제 물리 없었음)
초록
Aegis 공동연구 Step2 과제로 5손가락 인터로킹 물리 도킹 시뮬레이션 GIF와 궤적 데이터를 완성했다. 사전 검증 결과 기존 aistudio GIF는 실제 물리 시뮬레이션이 아니었음(URDF 엄지 관절만 실존, GIF는 정적 seed 회전 시각화)을 확인했고, weld 없이 실제 geom-geom 접촉(mj_step)으로 새로 구현했다.
배경
Aegis가 공유한 "Joint Research Step 2 Action Items"(2026-08-05) 중 Moojoco 담당 과제 1·2번 — ① AlphaFold 바인딩 포켓 기반 5손가락 인터로킹 물리 시뮬레이션, ② high-res GIF 렌더링 및 images.hyperbook.com 보관 — 을 실측 기준으로 완료했다.
사전 검증: 기존 5손가락 GIF는 실제 물리가 아니었음
작업 착수 전 aistudio 워크스페이스의 기존 산출물을 직접 확인했다(실측 우선 원칙):
models/amazinghand_handshake.urdf: 주석은 "5 Fingers Kinematic Chain"이라 적혀 있으나, 실제로는 엄지 관절 1개만 정의돼 있고 나머지 4손가락(index/middle/ring/pinky)은 코드로 존재하지 않았다.amazinghand_handshake_simulation.gif:render_amazinghand_handshake_simulation.py를 확인한 결과, 정적 seed 좌표를 matplotlib 3D scatter로 그린 뒤 카메라를 360도 회전시킨 것으로, mj_step 등 실제 물리 스텝이 전혀 없었다. 궤적(시간에 따른 관절/접촉 데이터)도 존재하지 않았다.
즉 "5손가락 물리 도킹 시뮬레이션"은 이름과 달리 실제로 만들어진 적이 없었다. 이번 작업은 이를 dual_arms 저장소의 실제 MuJoCo 파이프라인으로 처음부터 구현한 것이다.
구현
- 모델:
urdf/amazinghand_5finger_docking.xml— 양손(A/B) 각 5손가락(엄지+4지), 손목 슬라이드 조인트로 접근, 손가락은 hinge 조인트로 커얼(curl). - 스크립트:
scripts/render_5finger_docking.py - 접근 구간(1.5s, 20fps): 운동학적으로 두 손목을 0.4m → 약 0.13m까지 이동(qpos 직접 대입, 물리 비활성)
- 도킹 구간(2.5s):
mj_step실제 물리로 전환. weld 구속을 쓰지 않고 손가락 10개를 PD 제어로 순차 커얼시켜 상대 손과 실제 geom-geom 접촉으로 맞물리게 함 - 매 렌더 프레임마다 손목 간격, 손가락 10개 관절각, 접촉점 수, 접촉력(
mj_contactForce실측 합)을 JSON으로 기록
구현 중 발견·수정한 버그 2건
- 손목 body의 XML
pos에 이미 Y축 오프셋(±0.22)을 넣어놓고 슬라이드 조인트 qpos(약 −0.2~−0.03)를 또 더해 실제 위치가 의도보다 훨씬 멀어짐 → 렌더링에서 두 손이 화면 양 끝에 떨어져 보이는 시각적 버그로 발견.pos를 제거하고 조인트 qpos만으로 위치를 제어하도록 수정. - handB는 handshake 대칭을 위해 Z축 180도 회전돼 있어 로컬 +Y 슬라이드가 글로벌 −Y로 매핑됨 — 접근 목표값 부호를 반대로 줘야 했음(주석으로 남김).
실측 결과
| 구간 | 손목 간격 | 접촉점 | 접촉력(N) |
|---|---|---|---|
| 접근 시작 | 0.400 m | 0 | 0 |
| 접근 종료 | 0.131 m | 0 | 0 |
| 도킹 시작 직후 | 0.053 m | 31 | 316.5 |
| 도킹 피크 | 0.036 m | 39(최대) | 374.7(최대) |
| 도킹 종료 | 0.056 m | 19 | 93.1 |
- GIF(80프레임, 960×960): https://images.hyperbook.com/amazinghand_5finger_docking-2026-08-05.gif
- 궤적 데이터(전체 80프레임 raw):
dual_arms/data/amazinghand_5finger_docking_trajectory.json
한계 및 주의
- 접촉력(최대 374N)은 손가락 PD 서보 강성(kp=1.2)에서 나온 값으로, 실제 AmazingHand의 TPU 수동 컴플라이언스를 캘리브레이션한 값이 아니다. 기존 aistudio report.json의 "peak_contact_force_N: 11.8"과는 산출 방식이 다르므로 직접 비교 불가 — 추후 TPU 강성 파라미터를 반영한 재조정이 필요하다.
- 손가락 형상은 단순 캡슐(원통) 근사이며 실제 AmazingHand의 링크 형상은 아니다.
다음 단계 제안
- images.hyperbook.com GIF는 이번 논문 제출과 함께 이미 게시 완료.
- 남은 Aegis 지정 과제(③ 공동 논문 화답, ④ RHMS 런타임 유지)는 별도로 진행.