종이처럼 접히고 모양 실시간으로 바꾸는 로봇 소재 원천기술 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 김정 교수, 박인규 교수 공동 연구팀이 형상을 실시간으로 프로그래밍할 수 있는 로봇 시트 원천 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 기술은 '필드 프로그래밍' 개념을 접이식 구조에 성공적으로 도입한 사례로, 접힘의 방향과 정도 등 사용자 명령을 소재 형상에 실시간 반영할 수 있는 소재 기술 및 프로그래밍 방법론을 통합 제안했다.

해당 '로봇 시트'는 얇고 유연한 고분자 기판에 미세 금속 저항 네트워크가 내장된 구조다. 각 금속 저항이 히터이자 온도 센서 역할을 동시에 해 별도의 외부 장치 없이도 시트의 접힘 상태를 실시간으로 감지하고 제어한다.

또 유전 알고리즘(genetic algorithm) 및 심층 신경망(deep neural network)을 결합한 소프트웨어를 통해 사용자가 원하는 접힘 위치와 방향, 강도를 소프트웨어적으로 입력하면 스스로 가열·냉각을 반복하며 정확한 형상을 만들어낸다.

특히 온도 분포에 대한 폐루프 제어(closed-loop control)를 적용해 실시간 접힘 정밀성을 높이고 환경 변화로 인한 영향을 보정했다. 열 변형 기반 접힘 기술의 느린 반응 속도 문제도 개선했다.

이 같은 형상의 실시간 프로그래밍은 복잡한 하드웨어 재설계 없이도 다양한 로봇의 기능성을 즉석에서 구현할 수 있게 했다는 데에 의미가 있다.

실제로 연구팀은 단일 소재로 다양한 물체 형상에 맞춰 어떻게 잡을지 결정하는 파지(grasping) 전략을 바꿔가며 적용할 수 있는 적응형 로봇 손(그리퍼)과 동일한 로봇 시트를 바닥에 둬 걷거나 기어가게 하는 등 생체 모방적 이동 전략을 선보였다.

이를 통해 환경 변화에 따라 스스로 형태를 바꾸는 환경 적응형 자율 로봇으로의 확장 가능성도 제시했다.

김 교수는 "이번 연구는 형상 자체가 지능이 되는 '형상 지능(morphological intelligence)'구현에 한 걸음 다가간 사례로 평가된다"며 "향후 다양한 형태·크기로의 확장 등을 통해 재난 현장 대응 로봇, 맞춤형 의료 보조기기, 우주 탐사 장비 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 차세대 피지컬 인공지능(AI) 플랫폼으로 발전시킬 계획"이라고 말했다.

KAIST 박현규 박사와 정용록 교수가 공동 제1 저자인 이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)'에 출판됐다.

jongseo12@news1.kr