KAIST, 형상 실시간 프로그래밍 가능한 ‘로봇 시트’ 개발

접힘 위치·강도 즉각 제어…재난 로봇·우주 탐사 장비 활용 기대

접힘 위치, 방향의 실시간 재설정을 통한 형상 프로그래밍 로봇 종이 개요. ⓒ한국과학기술원

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 김정 교수와 박인규 교수 공동 연구팀이 형상을 실시간으로 프로그래밍할 수 있는 ‘로봇 시트(field-programmable robotic folding sheet)’ 원천 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 기술은 ‘필드 프로그래밍(field-programmability)’ 개념을 접이식 구조에 도입한 첫 사례로, 사용자가 접힘 위치와 방향, 강도를 명령하면 소재 형상에 실시간으로 반영할 수 있는 소재 기술과 프로그래밍 방법론을 함께 제안한 것이다.

로봇 시트는 얇고 유연한 고분자 기판 내부에 미세 금속 저항 네트워크를 내장한 구조로, 각 금속 저항이 히터와 온도 센서 역할을 동시에 수행한다. 이를 통해 외부 장치 없이도 접힘 상태를 실시간 감지하고 제어할 수 있다.

또한 유전 알고리즘과 심층 신경망을 결합한 소프트웨어를 활용해 사용자가 원하는 접힘 조건을 입력하면 스스로 가열과 냉각을 반복해 정확한 형상을 구현한다. 온도 분포에 대한 폐루프 제어를 적용해 접힘 정밀성을 높이고, 환경 변화에 따른 보정 기능을 더해 기존 열 변형 기반 접힘 기술의 느린 반응 속도 문제도 개선했다.

연구팀은 이 기술을 활용해 단일 소재로 다양한 물체 형상에 맞춰 파지 전략을 바꿔 적용할 수 있는 적응형 로봇 손(그리퍼)을 구현했다. 또한 동일한 로봇 시트를 이용해 보행이나 기어가는 생체 모방형 이동 전략을 시연해 환경 적응형 자율 로봇으로의 확장 가능성을 제시했다.

김정 교수는 “이번 연구는 자기 몸을 바꾸며 움직이는 ‘형상 지능(morphological intelligence)’ 구현에 한 걸음 다가간 성과”라며 “향후 더 높은 하중 지지와 빠른 냉각을 위한 소재·구조 개선과 일체형 전극 개발을 통해 재난 현장 대응 로봇, 맞춤형 의료 보조기기, 우주 탐사 장비 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 차세대 피지컬 AI 플랫폼으로 발전시킬 계획”이라고 말했다.