▲ 접힘 위치, 방향의 실시간 재설정을 통한 형상 프로그래밍 로봇 종이 개요 / (a) 개발된 로봇의 구조, (b) 개발된 로봇의 구동 원리(그림=KAIST)  © 특허뉴스

‘한 장의 종이’처럼 얇지만 스스로 모양을 바꾸고 걷고, 물체를 집는 로봇이 현실이 됐다. KAIST 기계공학과 김정·박인규 교수 공동연구팀이 형상을 실시간으로 프로그래밍할 수 있는 ‘로봇 시트’ 원천기술을 개발해, 로봇공학 분야의 새로운 전기를 마련했다.

기존의 접이식 로봇 기술은 접는 위치와 방향이 고정되어 있어, 환경이 바뀔 때마다 구조를 재설계해야 하는 한계가 있었다. 그러나 이번에 개발된 ‘로봇 시트 원천기술(Field-Programmable Robotic Folding Sheet)’는 접힘의 위치와 방향, 강도를 사용자 명령에 따라 즉시 바꾸고 반영할 수 있는 차세대 로봇 소재다.

연구팀은 얇고 유연한 고분자 기판 내부에 정밀 금속 저항 네트워크를 내장해, 외부 장치 없이도 접힘을 감지·제어할 수 있게 했다. 여기에 유전 알고리즘과 심층 신경망 기반 소프트웨어, 그리고 온도 폐루프 제어 기술을 적용함으로써, 접힘 속도와 정밀도 모두를 끌어올렸다.

한 장의 시트로 물체를 집거나 이동하는 등 다양한 동작이 가능하다. 실제로 연구팀은 동일한 로봇 시트를 이용해 파지 전략을 변화시키는 그리퍼(로봇 손)와, 보행·기어다니는 움직임을 구현한 로봇을 시연했다. 이는 로봇이 주변 환경에 적응해 스스로 형태를 바꾸는 ‘환경 적응형 자율 로봇’의 가능성을 제시하는 것이다.

김정 교수는 “이 기술은 형상 자체가 지능이 되는 ‘형상 지능(Morphological Intelligence)’의 구현에 한걸음 더 가까이 간 사례”라며, 향후에는 재난 구조, 우주 탐사, 맞춤형 의료 보조기기 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 피지컬 AI 플랫폼으로 확장할 계획이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 2025년 8월 온라인판에 게재되었으며, 공동 제1저자로는 KAIST 박현규 박사(현 삼성전자 삼성종합기술원)와 정용록 교수(현 경북대)가 참여했다.

논문명은 Field-programmable robotic folding sheet이다.