카이스트, 종이처럼 접고 펴며 모양 실시간 바꾸는 '로봇 시트' 개발

김정·박인규 교수팀 '실시간 프로그래밍 로봇 시트' 기술 확보

접힘 위치·방향 실시간 설정, AI기술로 다양한 동작 가능

자율 로봇, 우주 탐사, 구조 활동 등 다양한 분야 활용 전망

[대전=뉴시스] 접힘 위치, 방향의 실시간 재설정을 통한 형상 프로그래밍 로봇 종이 개요도. 그림 a는 KAIST서 개발한 로봇의 구조고 b 개발된 로봇의 구동 원리다.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 다양한 현장에서 실시간 프로그래밍이 가능한 '접이식 로봇 시트 기술'을 개발해 로봇의 형태변화 능력을 획기적으로 향상시켰다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)은 기계공학과 김정·박인규 교수 공동 연구팀이 형상을 실시간으로 프로그래밍할 수 있는 로봇 시트 원천 기술(field-programmable robotic folding sheet)을 개발했다고 6일 밝혔다.

이 기술은 '필드 프로그래밍'이라는 개념을 접이식 구조에 도입한 사례로 '접힘을 어디서, 어느 방향으로, 얼마나 크게 할지'라는 사용자의 명령을 소재 형상에 실시간으로 반영할 수 있는 소재 기술 및 프로그래밍 방법론이다.

기존 접힘 메커니즘은 접는 위치(hinge)나 방향이 사전에 고정돼 있어 환경과 작업이 바뀔 때마다 구조를 새로 설계·제작해야 하는 한계가 있었다.

KAIST 연구진이 개발한 로봇 시트는 얇고 유연한 고분자 기판에 미세 금속 저항 네트워크가 내장된 구조로, 각 금속 저항이 히터이자 온도센서 역할을 수행해 별도의 외부장치 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 입력하면 스스로 가열·냉각을 반복하며 정확한 형상을 만들어낸다.

특히 온도분포에 대한 폐루프 제어(closed-loop control)를 적용해 접힘 정밀성을 높였고 환경변화에 따른 영향을 보정했으며 열 변형 기반 접힘기술이 지니던 느린 반응속도 문제도 개선했다.

이런 형상의 실시간 프로그래밍은 복잡한 하드웨어 재설계 없이도 다양한 로봇의 기능성을 즉석에서 구현할 수 있어 현장 활용도가 매우 높다.

이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)' 온라인판에 이달 게재됐다.(논문명: Field-programmable robotic folding sheet)

김정 교수는 "이 연구는 자기 몸을 바꾸면서 똑똑하게 움직이는 기술로 형상 자체가 지능이 되는 형상 지능구현에 한 걸음 다가간 사례로 평가된다"며 "기술고도화를 통해 재난현장 대응 로봇, 맞춤형 의료 보조기기, 우주 탐사장비 등 다양한 분야에 응용될 수 있도록 발전시킬 계획"이라고 말했다.


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