손가락으로 움직이는 딱정벌레 로봇…KAIST ‘비틀봇’ 개발

카메라·촉각센서로 주변·접촉 정보 전달

좁은 공간 탐사·물체 회수 활용 기대

카이스트는 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 미국 캘리포니아공과대학교, 싱가포르 난양공과대학교 연구진과 공동으로 소형 소프트로봇 ‘비틀봇(BeetleBot)’을 개발했다고 13일 밝혔다. ⓒ카이스트

손가락을 굽혔다 펴는 동작으로 움직이고, 카메라와 촉각센서로 주변 정보를 보내는 딱정벌레 모사 소형 로봇이 개발됐다.

카이스트(KAIST)는 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 미국 캘리포니아공과대학교(칼텍), 싱가포르 난양공과대학교(NTU) 연구진과 공동으로 소형 소프트로봇 ‘비틀봇(BeetleBot)’을 개발했다고 13일 밝혔다.

비틀봇은 딱정벌레의 다리와 큰턱 구조를 본떴다. 생체근육처럼 수축하는 인공근육으로 걷거나 방향을 바꾸고, 집게 형태의 ‘소프트 그리퍼’로 물체를 잡는다.

인공근육에는 열을 받으면 수축하는 액정탄성체(LCE)를 썼다. 3D 프린팅한 액정탄성체에 전기로 열을 내는 구동 모듈을 결합해 전진과 좌·우회전을 구현했다.

조종에는 손가락에 붙이는 신축성 센서 패치를 쓴다. 손가락을 굽힐 때 달라지는 전기저항을 전진·좌회전·우회전·물체 집기 등 네 가지 명령으로 바꿔 블루투스로 전달한다.

카메라는 주변 영상을 보내고 집게의 압력센서는 물체와의 접촉 상태를 감지한다. 사용자는 이 정보를 확인한 뒤 손가락 움직임으로 다시 명령을 내린다.

연구진은 비틀봇이 장애물을 피해 목표물에 접근한 뒤 물체를 집어 옮기는 작업도 시연했다. 보행과 물체 집기, 시각·촉각 감지, 사용자 제어를 하나의 소형 로봇에 통합한 것이다.

향후 사람이 접근하기 어려운 좁은 공간을 살피거나 작은 물체를 회수하는 원격 작업에 활용될 것으로 기대된다. 환경 탐사와 산업 설비 점검 등으로 적용 범위를 넓히려면 인공근육의 구동 속도와 에너지 효율, 전원 공급 방식 개선이 과제로 남는다.

이번 연구에는 KAIST 신소재공학과에서 박사학위를 받은 김인호 성균관대학교 화학과 교수가 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난 8월19일 게재됐다.

김상욱 KAIST 신소재공학과 교수는 “이번 연구는 인공근육의 움직임과 감각, 사용자 제어를 하나의 시스템으로 연결해 소프트로봇의 활용 가능성을 넓힌 성과”라며 “사람이 접근하기 어려운 공간에서도 작업할 수 있는 소프트로봇 발전에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.