KAIST, 손가락으로 조종하는 인공근육 로봇 '비틀봇' 개발

핵심요약

기사 핵심 요약

KAIST가 참여한 국제 공동 연구팀이 손가락 움직임으로 원격 제어하는 인공근육 로봇 '비틀봇'을 개발했다. 딱정벌레 구조를 모방한 이 로봇은 열에 반응하는 액정탄성체 인공근육으로 움직이며, 시각·촉각 정보를 사용자에게 전달하는 양방향 피드백 시스템을 통해 정밀한 작업 수행이 가능하다.

손가락 움직임으로 원격 제어하는 인공근육 로봇 '비틀봇' 개발

• KAIST 국제 공동 연구팀, 딱정벌레 모방한 인공근육 로봇 '비틀봇' 개발
• 열에 반응하는 액정탄성체(LCE) 인공근육으로 보행 및 물체 집기 구현
• 손가락 센서와 시각·촉각 피드백을 결합한 양방향 원격 제어 시스템 탑재

KAIST 국제 공동 연구팀, 인공근육 로봇 '비틀봇' 공개

국내 연구진이 참여한 국제 공동 연구팀이 사람의 손가락 움직임으로 조종하는 인공근육 로봇 ‘비틀봇(BeetleBot)’을 개발했다. 이 로봇은 걷고 방향을 바꾸는 것은 물론, 물건을 집어 옮기는 작업까지 수행한다. 소프트로봇(Soft Robot)은 단단한 골격과 관절 대신 유연한 소재로 만들어져 부드럽게 움직이는 로봇을 말한다. KAIST는 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 미국 캘리포니아공과대학교(칼텍), 싱가포르 난양공과대학교(NTU)와 공동으로 연구를 진행했다고 2026년 10월 13일 밝혔다. 비틀봇은 딱정벌레의 다리와 큰턱을 모방한 소형 로봇으로, 보행, 물체 집기, 시각·촉각 감지, 사용자 제어 기능을 하나로 통합한 점이 특징이다.

핵심 기술: 인공근육과 양방향 원격 제어

비틀봇의 정밀한 움직임은 실제 생체 근육처럼 수축하는 인공근육, 그리고 사용자와 로봇이 실시간으로 정보를 주고받는 양방향 피드백 시스템에서 나온다. 이 두 핵심 기술 덕분에 로봇은 복잡한 작업을 원격으로 수행할 수 있다.

생체 근육 모방한 '액정탄성체' 인공근육

비틀봇의 다리와 집게를 움직이는 인공근육은 열에 반응해 수축하는 고분자 소재 '액정탄성체(LCE, Liquid Crystal Elastomer)'로 제작됐다. 연구팀은 3D 프린팅 기술로 이 소재를 이용해 정교한 인공근육을 만들고, 전기로 열을 내는 구동 장치를 결합했다. 각 다리에 붙은 인공근육의 작동 순서를 정밀하게 제어해 전진, 좌회전, 우회전 등 원하는 방향으로 이동한다. 딱정벌레가 먹이를 붙잡는 큰턱 구조를 본뜬 집게에도 인공근육과 압력센서를 적용, 물체를 안정적으로 잡고 접촉 여부를 감지할 수 있게 했다.

손가락 움직임으로 명령…'양방향 피드백' 구현

사용자는 손가락의 미세한 움직임만으로 비틀봇을 원격 조종한다. 연구팀은 손가락을 굽히거나 펼 때 전기저항이 변하는 신축성 센서 패치를 개발했다. 패치 내부의 탄소나노튜브(CNT)가 손가락 움직임에 맞춰 고유한 전기 신호를 만들면, 이 신호는 전진, 좌회전, 우회전, 물체 집기 등 네 가지 명령으로 바뀌어 블루투스로 로봇에 전달된다. 제어는 일방적이지 않다. 사용자는 로봇에 장착된 소형 카메라를 통해 실시간으로 주변 영상을 확인하고, 집게의 압력센서가 보내오는 촉각 정보로 물체를 제대로 잡았는지 파악할 수 있다. 이처럼 로봇이 감지한 정보를 사용자가 받아 다음 동작을 결정하는 ‘양방향 피드백(Two-way feedback)’ 시스템으로 복잡하고 정밀한 작업이 가능해졌다.

미래 활용 가능성과 상용화 과제

비틀봇 기술은 산업 설비의 좁은 틈이나 재난 현장처럼 사람이 직접 접근하기 어려운 공간을 점검하거나, 작은 부품·시료를 회수하는 원격 작업에 활용될 수 있다. 연구팀은 비틀봇이 장애물을 피해 목표물에 접근한 뒤 집게로 물체를 잡아 다른 곳으로 운반하는 시연에 성공했다. 다만 실제 산업 현장에 투입되려면 해결할 과제가 남았다. 인공근육의 구동 속도와 에너지 효율, 내구성을 개선하고 안정적인 전원 공급과 장거리 통신 기술을 확보하는 것이 주요 과제로 꼽힌다. 연구팀은 앞으로 저온에서도 빠르게 작동하는 차세대 인공근육을 개발하고, 시각·촉각 정보를 로봇의 자율 동작 제어에 반영하는 기술을 고도화할 계획이다.

소프트로봇의 새 지평…“활용 가능성 넓힌 성과”

이번 연구는 인공근육의 움직임, 감각 센서, 사용자 제어 시스템을 유기적으로 통합해 소프트로봇의 실용적 활용 가능성을 넓혔다는 평가를 받는다. 김상욱 KAIST 교수는 “이번 연구는 인공근육의 움직임과 감각, 사용자 제어를 하나의 시스템으로 연결해 소프트로봇의 활용 가능성을 넓혔다”라며 “사람이 접근하기 어려운 공간에서도 작업할 수 있는 소프트로봇 발전에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 8월 19일자에 게재됐다.

자주 묻는 질문

비틀봇은 어떤 원리로 움직이나요?

열을 받으면 수축하는 고분자 소재인 '액정탄성체'로 만든 인공근육을 이용해 움직입니다. 각 다리에 부착된 인공근육의 작동 순서를 정밀하게 제어해 전진, 좌회전, 우회전 등 원하는 방향으로 이동할 수 있습니다.

사람은 비틀봇을 어떻게 조종하나요?

손가락에 부착하는 신축성 센서 패치를 통해 조종합니다. 손가락을 굽히거나 펼 때 발생하는 전기 신호를 전진, 회전, 집기 등 4가지 명령으로 변환해 블루투스로 로봇에 전달하는 방식입니다.

비틀봇은 어떤 곳에 활용될 수 있나요?

산업 설비의 좁은 틈새나 재난 현장처럼 사람이 직접 접근하기 어려운 위험한 공간을 점검하고, 작은 부품이나 시료를 회수하는 원격 작업에 활용될 잠재력이 큽니다.

참고자료

1. 캘리포니아공과대학교
2. 난양공과대학교