로봇 형태 변화 능력 향상···'접이식 로봇 시트' 개발

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 종이처럼 접었다 펴며 모양을 실시간으로 바꿀 수 있는 로봇 소재 원천 기술을 개발했다.

KAIST는 김정·박인규 기계공학과 교수 공동 연구팀이 형상을 실시간으로 프로그래밍할 수 있는 로봇 시트 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

연구진의 단체 사진.(왼쪽부터)박인규 KAIST 교수, 정용록 경북대 교수, 박현규 KAIST 박사, 김정 KAIST 교수.(사진=KAIST)

연구팀은 ‘필드 프로그래밍’이라는 개념을 접이식 구조에 도입했다. ‘접힘을 어디서, 어느 방향으로, 얼마나 크게 할지’라는 사용자 명령을 소재 형상에 실시간 반영할 수 있는 소재 기술과 프로그래밍 방법론을 제안했다.

이번에 개발한 로봇 시트는 얇고 유연한 고분자 기판 내에 미세 금속 저항 네트워크가 내장된 구조를 갖췄다. 각 금속 저항이 히터이자 온도 센서 역할을 동시에 수행해 별도 외부 장치 없이 시트의 접힘 상태를 실시간으로 감지하고 제어한다.

또 유전 알고리즘과 심층 신경망을 결합한 소프트웨어를 통해 사용자가 원하는 접힘 위치와 방향, 강도를 입력하면 스스로 가열·냉각을 반복하며 형상을 만든다.

접힘 위치, 방향의 실시간 재설정을 통한 형상 프로그래밍 로봇 종이 개요.(자료=KAIST)

온도 분포에 대한 폐루프 제어 기술도 적용해 접힘 정밀성을 높였고, 환경 변화로 인한 영향도 보정했다.

형상의 실시간 프로그래밍은 복잡한 하드웨어 재설계 없이 다양한 로봇의 기능성을 즉석에서 구현할 수 있게 했다는 점에서 의미가 있다.

연구팀은 단일 소재로 다양한 물체 형상에 맞춰 어떻게 잡을지 결정하는 ‘파지 전략’을 바꿔가며 적용할 수 있는 적응형 로봇 손(그리퍼)를 구현했다.

김정 교수는 “형상 자체가 지능이 되는 ‘형상 지능’ 구현에 다가간 사례”라며 “향후 더 높은 하중 지지와 빠른 냉각을 위한 소재·구조 개선, 배선 없는 일체형 전극에도 다양한 형태·크기로 확장해 재난 현장 대응 로봇 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 차세대 피지컬 AI 플랫폼으로 발전시킬 계획”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’의 올해 8월 온라인판에 출판됐다.