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bruno

Published July 10, 2026 ©

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[CASIA / Zhongke Siji] Universal Humanoid Five-Finger Dexterous Hand — TCP/IP Ethernet (W5500) Integ

이 사례는 중국과학원 자동화연구소(CASIA)가 2024년 5월 23일 출원하고 같은 해 10월 11일 등록한 발명특허 CN118269127B "Universal Humanoid Five-Finger Dexterous Hand"를 다룹니다

COMPONENTS
PROJECT DESCRIPTION

📌 Overview

이 사례는 중국과학원 자동화연구소(CASIA)가 2024년 5월 23일 출원하고 같은 해 10월 11일 등록한 발명특허 CN118269127B "Universal Humanoid Five-Finger Dexterous Hand"를 다룹니다. 특허가 공개한 시스템은 palm support 내부에 5개 손가락의 tendon rope driving unit을 모두 집적한 humanoid dexterous hand이며, 손 내부의 control module(STM32 F4 main control chip 탑재 제어 board)과 host computer(industrial PC) 사이의 명령·피드백 전달을 W5500 Ethernet controller chip이 담당합니다. 명세서는 기구 설계(rotation/flexion 관절과 tendon routing), tactile·joint sensor 구성, speed/position control mode, 그리고 W5500 기반 TCP/IP 통신 아키텍처까지를 포함합니다.

기술적으로 의미 있는 지점은 두 가지입니다. 하나는 deep learning·path planning·autonomous decision 같은 고수준 연산을 host computer에 두고 실시간 driver-level 제어(incremental PID)를 손 내부 MCU에 두는 계층 분리 구조에서, 두 계층을 잇는 통신층으로 wired Ethernet + hardwired TCP/IP를 채택했다는 점입니다. 다른 하나는 이 특허가 단순 서면 발명에 그치지 않고, 특허권이 CASIA 스핀오프 기업 Zhongke Siji로 양도되고 동일 발명자 그룹이 Casia Hand 시리즈라는 상용 dexterous hand 제품군을 실제로 전개 중인, 연구기관 특허 → 스핀오프 상용화의 살아 있는 기술이전 사례라는 점입니다. 이 아키텍처는 humanoid robot의 end-effector, 원격 manipulation(teleoperation) 플랫폼, 산업용 grasping 시스템 등 "host-embedded 분리형 로봇 제어" 전반에 적용할 수 있습니다.

📌 Company

http://english.ia.cas.cn (원출원인 CASIA) / 현재 양수인 Zhongke Siji의 공식 웹사이트 URL은 확인되지 않았으며, 공식 온라인 판매 채널은 JD.com 내 "中科硅纪Flagship店"으로 보도됨

원출원인인 중국과학원 자동화연구소(CASIA)는 베이징에 위치한 국립 연구기관으로, pattern recognition·computer vision·지능 로봇 분야에서 중국을 대표하는 연구소 중 하나입니다. 본 특허의 발명자 그룹은 CASIA 다중모달 인공지능 시스템 전국중점실험실의 王鹏(Wang Peng) 연구원 팀으로, 중국 내에서 가장 이른 시기부터 tendon(腱绳) 구동 dexterous hand와 "dexterous hand + embodied AI" 결합 연구를 체계적으로 수행해 온 것으로 보도됩니다. 해당 팀은 로봇 분야 최상위 저널인 IEEE Transactions on Robotics(T-RO)에 인간-로봇 양방향 물체 交接(handover)과 다양한 구성의 dexterous hand에 의한 도구 기능적 파지(DexFG framework) 성과를 연속 게재했습니다.

현재 양수인인 Zhongke Siji (Nanjing) Robot Co., Ltd.(中科硅纪)는 2024년 5월 난징 치린과학기술혁신원에 설립된 CASIA 스핀오프로, 특허 제1발명자와 동명의 Wang Peng이 창업자 겸 CEO, 제2발명자와 동명의 张天懿(Zhang Tianyi)가 연구개발을 이끄는 것으로 언론에 보도됩니다. 회사는 "부품(灵巧手)-알고리즘-정기(整机)-응용"의 풀스택 체계를 구축했고, 핵심 부품(sensor, drive, IC) 100% 국산화를 달성했다고 밝히고 있습니다. 제네바 국제발명전 금상(제49회), Red Dot 어워드, 恰佩克(Kapek)상 등을 수상했고 EU CE·북미 FCC 인증을 취득했으며, CCTV 신문련파 등 주요 매체에 연속 보도되었습니다. 2025년 11월에는 Pre-A 라운드 융자를 완료해 Casia Hand 시리즈 양산과 embodied AI 모델 이터레이션에 투입 중이며, 제품은 humanoid 완제품 제조사·연구기관·산업 기업에 소량 양산·판매되고 있는 것으로 보도됩니다. 확인되지 않은 내용은 회사의 공식 웹사이트 URL과 매출·양산 규모의 공식 수치입니다. 참고로 Google Patents는 assignee 정보에 법적 보증이 없음을 명시하고 있습니다.

📌 Universal Humanoid Five-Finger Dexterous Hand?

이 dexterous hand는 사람 손 형태를 1:1 비례(명세서 예시 기준)로 모사한 tendon rope 구동 5지 로봇 핸드입니다. thumb unit은 rotation 자유도 1개와 flexion/extension 자유도 3개를 갖고, index·middle·ring·little finger unit은 각각 3개의 knuckle flexion/extension 자유도를 갖습니다. thumb은 3개의 독립 driving unit이 각각 2가닥 tendon rope로 관절을 양방향(길항) 구동하고, 나머지 4지는 driving unit당 단일 tendon rope + 관절별 return spring 조합으로 굽힘과 복원을 구현하여 총 7개 drive motor로 손 전체를 구동합니다. 모든 driving unit(servo motor + guide wheel/pulley 세트)이 palm support 내부에 집적되어 외장 actuator가 필요 없으며, 손목(wrist)에는 robot arm 결합용 flange가 마련됩니다. 감지 계층으로는 joint angle sensor(thumb 3개 + 4지 각 1개), 지첨 3-axis force sensor(pressure/shear), 지절 1D pressure sensor, palm 앞뒷면 전면 커버 flexible pressure sensor가 배치되고, tendon rope는 UHMWPE 심선 + 플라스틱 슬리브 + 스테인리스 밀권 스프링 외피의 3중 구조입니다.

상용 제품과의 연결도 주목할 만합니다. 양수인 Zhongke Siji는 Casia Hand 시리즈로 4개 모델의 제품 매트릭스를 전개 중인 것으로 보도됩니다: Casia Hand-H(類人 자유도형, 21 구동/25 자유도, 12×8 어레이 지첨 tactile sensor, 5kg 부하, 바늘에 실 꿰기 수준의 정밀 조작), Casia Hand-L(통용형, L1: 7구동 15관절 15kg 부하 / L2: 12구동 12관절 20kg 부하), Casia Hand-S(고속 자적응형, 관절 각속도 720°/s, 수명 100만 회 이상), Casia Hand-G(3지형, 능동 4자유도 + 수동 자적응, 5kg 부하). 이 가운데 본 특허 제목의 "通用型(Universal)"이라는 명명과 특허 설계의 7 drive motor 구성이 Casia Hand-L "통용형" 라인(특히 L1의 7구동 구성)과 맞닿아 있어, 본 특허가 통용형 라인의 기반 특허일 개연성이 있습니다. 다만 이는 명명·구동 수 일치에 근거한 정황 추정이며, 특허 설계와 양산 제품 사양의 공식적 대응 관계는 확인되지 않았습니다.

📌 System Architecture

참고: https://patents.google.com/patent/CN118269127B/en (명세서 제어 구조 설명 및 図15 — 도면은 특허 PDF 원문에서 확인 가능)

정방향 (host 명령 → 구동):

 
Host computer / Industrial PC (deep learning, path planning, autonomous decision)
  → wired Ethernet LAN (TCP/IP)
  → W5500 Ethernet controller chip (communication board — 지령 수신·검증 처리)
  → board-to-board connector
  → STM32 F4 control module (speed / position control mode, incremental PID)
  → 5× tendon rope driving unit (servo motor + guide wheels, 총 7 drive motor)
  → tendon rope → 각 finger unit의 관절 동작 (grasp / pinch mode)

역방향 (센서 피드백 → host 보고):

 
Joint sensor (관절 각도) + Tactile sensor (fingertip 3-axis force / knuckle·palm pressure) [+ temperature sensor]
  → STM32 F4 control module (힘·각도 정보 수집)
  → board-to-board connector
  → W5500 (TCP/IP 응답)
  → Ethernet LAN
  → Host computer (상태 감시, 상위 결정 갱신)

명세서는 communication module을 WiFi/4G/5G 등 무선 모듈로 대체할 수 있다고 병기하지만, 기본 실시례는 W5500 기반 유선 구성이며 "전체 제어 시스템이 Ethernet 기반 TCP/IP 통신으로, host computer와 dexterous hand 사이에 wired LAN을 구축한다"고 명시합니다.

📌 Role and Application of the WIZnet Chip

참고: https://patents.google.com/patent/CN118269127B/en — 출원 2024.05.23, 등록공고 2024.10.11, Legal Status: Active (예상 만료 2044.05.23)

명세서는 communication module이 W5500 Ethernet controller chip을 집적한 communication board이며, Ethernet port(communication interface 105)를 통해 network cable로 host computer와 연결된다고 기술합니다. 또한 W5500이 host computer가 Ethernet으로 송신한 control instruction을 수신·검증(verification) 처리한 뒤 결정 정보를 control module로 전달하여, host computer와 control module 간 지령 전달을 실현한다고 명시합니다. 즉 W5500은 고수준 지능 계층(host)과 실시간 구동 계층(STM32)을 잇는 유일한 통신 백본입니다.

이 접근이 적합한 이유는 다음과 같습니다.

첫째, hardwired TCP/IP offload입니다. STM32 F4는 7개 servo motor의 incremental PID 제어와 다수의 joint/tactile sensor 수집을 실시간 driver-level에서 수행해야 하므로, TCP/IP stack을 software로 구동할 여유가 제한적입니다. W5500이 protocol 처리를 전담하면 MCU 자원을 제어 루프에 온전히 배정할 수 있습니다.

둘째, 결정적(deterministic)이고 간섭에 강한 유선 링크입니다. servo motor와 pulley가 밀집한 palm 내부는 EMI 환경이 열악하고, pinch mode처럼 작고 연약한 물체를 다루는 작업은 지령 지연·유실에 민감합니다. wired Ethernet은 무선 대비 지연 변동과 간섭 리스크가 작아, 명세서가 유선 LAN을 기본 실시례로 채택한 것과 부합합니다.

셋째, 상위 시스템과의 표준 인터페이스 확보입니다. industrial PC, deep learning 스택, 공장 네트워크 등 상위 계층은 Ethernet/TCP-IP를 표준으로 사용하므로, end-effector가 자체 Ethernet 노드가 되면 robot arm controller와 독립적으로 통합·교체가 가능합니다.

확인되지 않은 내용은 MCU와 W5500 사이의 물리 인터페이스(통상 SPI이나 명세서에 명시 없음), socket/port 구성, 통신 주기, 그리고 양산 Casia Hand 제품의 W5500 채택 여부입니다.

📌 Related Existing Contents & Expansion Value

Similarity Point: 세 사례 모두 "지능/계획 계층은 상위 host, 실시간 모터 제어는 embedded 계층"이라는 분리 구조를 취하고, W5500(또는 Ethernet)이 두 계층 사이의 지령·피드백 통로 역할을 합니다. 특히 DeltaVision 사례와는 AI 연산을 PC에 두고 W5500 Ethernet으로 로봇을 구동하는 아키텍처가 직접적으로 겹칩니다.

Difference: 본 특허는 다관절 로봇 일반이 아니라 tendon-driven humanoid dexterous hand라는 고밀도 end-effector이며, fingertip 3-axis force와 palm 전면 tactile 등 풍부한 촉각 피드백이 역방향 트래픽의 핵심입니다. 또한 특허가 스핀오프 기업으로 양도되고 동일 발명자 그룹이 상용 제품군(Casia Hand)을 실제 판매 중인, 기술이전 실행 단계까지 확인되는 사례라는 출처 성격이 다릅니다.

Connection Value: "W5500 in Robotics" 묶음으로 연결하면 actuator 단품 제어(CyberGear) → 산업용 delta robot(DeltaVision) → 촉각 통합 humanoid dexterous hand(본 특허)로 이어지는 로봇 제어 계층 시리즈를 구성할 수 있어, humanoid 붐으로 유입되는 로봇 개발자 독자층에 대한 커버리지를 확장합니다.

📌 Market & Application Value

B2B 적합성이 뚜렷한 사례입니다. dexterous hand는 humanoid robot의 필수 end-effector로 시장이 빠르게 성장하는 분야이며(浙商증권은 2030년 글로벌 dexterous hand 시장을 약 568억 위안으로 추산한 것으로 보도됨), 특허 스스로도 industrial production·home services·special tasks를 목표 응용으로 명시합니다. 특히 본 특허의 양수인 Zhongke Siji는 산업 분류·가정 서비스·특수 작업을 겨냥한 Casia Hand 4개 모델과 "无忧(서비스)·无畏(특수)·无际(산업)" 정기(완제품) 3종을 전개하며 소량 양산·판매 단계에 진입한 것으로 보도되어, 특허-제품-시장이 실제로 연결된 사례입니다. B2C 직접 판매 성격은 약하지만 JD.com 플래그십 스토어를 통한 연구·개발자 대상 판매 채널이 열려 있습니다. 상용 솔루션 대비 차별점은 actuator 완전 내장(palm 집적)에 의한 고집적, tendon + return spring 혼합 구동을 통한 구조 단순화·비용 절감, 그리고 전용 fieldbus 대신 범용 Ethernet TCP/IP를 채택해 상위 시스템 통합 장벽을 낮춘 점입니다.

제품화 관점은 두 가지로 볼 수 있습니다. 첫 번째: integration accessory — 기존 robot arm에 wrist flange로 장착하는 Ethernet 지원 end-effector 모듈로서, W5500 기반 communication board를 표준 통신 옵션으로 제공하는 형태입니다. 두 번째: embedded reference design — "STM32 F4 + W5500 + 다채널 servo/tactile"이라는 제어·통신 board 구성을 dexterous hand 외의 다지 gripper, tactile sensor hub 등에 재사용 가능한 reference design으로 정리하는 형태입니다.

📌 External Indicators

특허 문헌:

전시·제품 자료:

Article:

Community:

  • GitHub repository, SDK, 공개 데모 코드 등 개발자 대상 구현 자료는 확인되지 않음

수상·인증(보도 기준): 제49회 제네바 국제발명전 금상, Red Dot 어워드, ISTA 글로벌 혁신상, EU CE·북미 FCC 인증, CCTV 신문련파 보도. 공개 지표가 특허 문헌과 언론 보도에 집중되어 있고 개발자용 기술 자료는 없으므로, 콘텐츠 작성 시 구현 세부에 대한 주장은 명세서 기재 범위를 넘지 않도록 유의할 필요가 있습니다.

📌 WIZnet Strategic Value

첫째, humanoid robotics라는 고성장 세그먼트에서 W5500이 제어 백본으로 명시된 Active 등록특허이자, 스핀오프 상용화(Casia Hand 시리즈 소량 양산·판매)까지 실제로 진행된 사례라는 점입니다. 제네바 금상·CE/FCC 인증·CCTV 보도 등 외부 검증이 축적된 제품군의 기반 특허에 W5500이 부품 수준으로 기재된 것은 "실시간 embedded 로봇 제어에 hardwired TCP/IP가 유효하다"는 강력한 레퍼런스입니다.

둘째, MCU 부하 분리 논리의 전형적 실증입니다. 7축 incremental PID + 다채널 tactile 수집이라는 연산 밀도 높은 워크로드에서 protocol offload의 가치가 드러나는 구성으로, W5500의 핵심 기술 메시지를 humanoid·dexterous hand 문맥으로 번역해 전달하기에 적합합니다.

셋째, Maker 생태계 확장 가치입니다. 중국 연구기관·스핀오프 생태계에서의 채택 사례는 중국 로봇 개발자 커뮤니티 대상 콘텐츠 소재가 되며, 기존 로봇 제어 콘텐츠(CyberGear, DeltaVision 등)와 "W5500 Robotics Series"로 묶으면 humanoid 검색 유입과 시리즈 회유를 동시에 기대할 수 있습니다.

📌 Summary

본 사례는 CASIA 王鹏 연구팀이 출원하고 현재 스핀오프 기업 Zhongke Siji (Nanjing) Robot Co., Ltd.로 양도된 등록특허 CN118269127B의 universal humanoid five-finger dexterous hand로, tendon rope driving unit·sensor·control board를 palm 내부에 완전 집적하고, host computer와의 통신을 W5500 기반 Ethernet TCP/IP로 처리하는 구조입니다. host는 deep learning과 path planning을, 손 내부 STM32 F4는 incremental PID 기반 실시간 구동을 담당하며, W5500이 두 계층을 잇는 유일한 데이터 통로로 기능합니다. 동일 발명자 그룹이 전개하는 Casia Hand 시리즈(H/L/S/G 4개 모델)가 제네바 금상 수상·CE/FCC 인증·소량 양산 판매 단계에 있어, 특허 아키텍처가 상용화 경로 위에 있는 사례입니다.

확인된 내용은 다음과 같습니다: thumb 4 DOF(rotation 1 + flexion 3) + 4지 각 3 DOF, 총 7 drive motor 구성, thumb 3개 driving unit의 길항 2-tendon 구동과 4지의 단일 tendon + return spring 구동, fingertip 3-axis force·knuckle/palm 1D pressure·joint angle sensor 구성, STM32 F4 control board와 W5500 communication board의 board-to-board 연결, wired LAN 기반 TCP/IP 통신, speed/position(grasp/pinch) 제어 모드, 특허 법적 상태 Active와 Zhongke Siji로의 양도, Casia Hand 제품 매트릭스의 존재와 수상·인증 이력(보도 기준). 확인되지 않은 내용은 다음과 같습니다: MCU–W5500 물리 인터페이스와 socket/port 구성, 제어 주기·지연 수치, 모터·센서의 구체 부품 型番, 본 특허 설계와 양산 Casia Hand(특히 통용형 L 계열)의 공식적 대응 관계, 양산품의 W5500 채택 여부, Zhongke Siji 공식 웹사이트 URL.

신규 설계 관점에서는, 동일 아키텍처를 현행 WIZnet 제품군으로 구성할 경우 W5500 외에 MCU 통합형 W55RP20(RP2040 + W5500)이나 QSPI 지원 W6300 검토를 권장합니다. 특히 12×8 어레이 tactile sensor처럼 촉각 채널이 대폭 늘어나는 상위 모델 방향(Casia Hand-H 사양 참조)이라면 W6300이 역방향 피드백 트래픽 확장에 유리합니다. 콘텐츠 운영 측면에서는 CyberGear CAN 제어, DeltaVision AI delta robot 사례와 함께 "W5500 Robotics Control" 시리즈로 묶어 게시하고, 특허 도면(PDF)과 WRC 전시·언론 보도의 제품 사진을 시각 자료로 병용하는 구성을 제안합니다.

📌 FAQ

1. What problem does this project solve? 기존 연구용 dexterous hand의 고비용·저범용성·외장 actuator 의존 문제를 해결합니다. 모든 tendon rope driving unit을 palm support에 집적해 구조를 단순화하고, industrial production·home services·special tasks에 쓸 수 있는 범용 설계를 목표로 하며, 실제로 동일 발명자 그룹의 상용 제품군(Casia Hand)으로 이어지고 있습니다.

2. What role does the WIZnet chip play in this project? W5500은 communication board에 집적되어 host computer와 손 내부 STM32 F4 control module 사이의 TCP/IP 통신을 전담합니다. host의 control instruction을 수신·검증해 제어 board로 전달하고, joint·tactile 피드백을 상위로 반환하는 wired LAN 백본입니다.

3. How is this project different from general TCP/IP Ethernet control examples? 일반적인 Ethernet 제어 예제가 단일 장치의 on/off나 데이터 수집에 그치는 반면, 이 사례는 7축 실시간 incremental PID 제어와 다채널 tactile 피드백이 동시에 흐르는 양방향 closed-loop 구조입니다. 또한 Active 등록특허에 W5500이 부품 수준으로 명시되고, 해당 특허가 상용 로봇 기업으로 양도되어 제품군 판매까지 진행 중인 검증된 아키텍처라는 점이 다릅니다.

4. Can this project be extended into a real product? 이미 진행 중입니다. 특허가 CASIA에서 스핀오프 Zhongke Siji로 양도되었고, 동일 발명자 그룹이 Casia Hand 시리즈(H/L/S/G)를 소량 양산·판매하며 제네바 금상과 CE/FCC 인증을 확보한 것으로 보도됩니다. 다만 양산 제품과 본 특허 설계의 공식적 사양 대응 관계, 그리고 양산품의 W5500 채택 여부는 확인되지 않았습니다.

5. What can developers reuse from this project? "host(지능 계층) ↔ W5500 Ethernet ↔ MCU(실시간 계층)"라는 계층 분리 통신 아키텍처, 길항 2-tendon과 단일 tendon + return spring의 혼합 구동 전략(7 drive motor로 16관절 구동), 그리고 3-axis force + pressure + joint angle sensor를 단일 MCU로 수집해 TCP/IP로 상위 보고하는 센서 통합 패턴을 재사용할 수 있습니다.

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