The Question

Conventional robots are rigid, heavy, and clumsy in unstructured environments. Biological organisms, by contrast, achieve remarkable agility through soft, compliant bodies — octopus tentacles, jellyfish bells, caterpillar locomotion, fish fins. Biomimetic soft robots attempt to replicate these capabilities using flexible materials (silicones, hydrogels, liquid crystal elastomers) and novel actuation mechanisms (pneumatic, hydraulic, electroactive, photothermal). Can these nature-inspired machines perform useful tasks, or are they limited to laboratory demonstrations of animal-like movement?

Landscape

Zang et al. (2025) in Advanced Materials, provided a comprehensive review of liquid crystal elastomer (LCE) soft actuators that mimic biological locomotion. LCEs undergo reversible shape changes upon heating, light exposure, or humidity changes — enabling untethered, autonomous soft robots. They catalogued LCE robots that walk, crawl, swim, and grasp, noting that LCE actuators now surpass the locomotion speed and force output of natural soft organisms in some metrics.

Shibuya et al. (2024) developed waterproof electrohydraulic soft actuators (HASEL actuators) for underwater bio-inspired robots. The key innovation: silicone layering that prevents water intrusion while maintaining the large deformations and fast response times of electrohydraulic actuation. This addresses a practical barrier — most soft actuators fail in wet environments.

Xiao et al. (2025) created a biomimetic soft crawling robot with non-contact sensing capability for confined space navigation — combining locomotion and perception in a single soft-bodied platform. The robot uses magnetic field sensing to detect obstacles without physical contact, mimicking the lateral line sensing of fish.

Cornejo et al. (2024) extended biomimetic robotics to space exploration, proposing animal-morphing robots for lunar surface exploration. Their framework identified biological locomotion strategies (legged, serpentine, jumping) suited to low-gravity, rough-terrain environments where wheeled rovers struggle.

Key Claims & Evidence

Open Questions

Referenced Papers

• [1] Cornejo, J. et al. (2024). Animal-Morphing Bio-Inspired Systems for Lunar Exploration. Biomimetics, 9(11), 693. DOI: 10.3390/biomimetics9110693
• [2] Zang, T. et al. (2025). Bio-Inspired Liquid Crystal Elastomer Soft Actuators. Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.202508694
• [3] Shibuya, T. et al. (2024). Waterproof electrohydraulic soft actuators for underwater robots. Frontiers in Robotics and AI, 11, 1298624. DOI: 10.3389/frobt.2024.1298624
• [4] Xiao, Y. et al. (2025). Biomimetic soft crawling robot with non-contact sensing. Science China Materials. DOI: 10.1007/s40843-024-3219-9
• [5] Chen, S. et al. (2025). Biological Strategies in Underwater Soft Robot Engineering. Biomimetics, 10(6), 362. DOI: 10.3390/biomimetics10060362

면책 조항: 이 게시물은 정보 제공 목적의 연구 동향 개요이다. 학술 연구에서 인용하기 전에 구체적인 연구 결과, 통계 및 주장을 원본 논문과 대조하여 검증해야 한다.

생체모방 소프트 로봇: 헤엄치고, 기어다니고, 구부러지는 자연 모사 기계

분야: 공학 | 방법론: 실험적

저자: Sean K.S. Shin | 날짜: 2026-03-17

연구 질문

기존 로봇은 구조화되지 않은 환경에서 단단하고, 무거우며, 동작이 어색하다. 반면 생물체는 문어 촉수, 해파리 갓, 애벌레 운동, 물고기 지느러미와 같은 유연하고 순응적인 신체를 통해 놀라운 민첩성을 달성한다. 생체모방 소프트 로봇은 유연한 소재(실리콘, 하이드로젤, 액정 엘라스토머)와 새로운 구동 메커니즘(공압식, 수압식, 전기활성, 광열식)을 사용하여 이러한 능력을 복제하려 한다. 이러한 자연 모사 기계는 유용한 작업을 수행할 수 있는가, 아니면 동물과 유사한 동작의 실험실 시연에만 국한되는가?

연구 동향

Zang et al. (2025)은 Advanced Materials에서 생물학적 운동을 모사하는 액정 엘라스토머(LCE) 소프트 액추에이터에 대한 종합적인 리뷰를 제공하였다. LCE는 가열, 빛 노출, 또는 습도 변화 시 가역적 형상 변화를 일으켜 자율적으로 작동하는 비연결식 소프트 로봇을 구현할 수 있다. 이들은 걷고, 기어다니고, 헤엄치고, 파지하는 LCE 로봇을 분류하였으며, LCE 액추에이터가 일부 지표에서 자연 소프트 생물의 운동 속도 및 출력을 능가한다고 밝혔다.

Shibuya et al. (2024)은 수중 생체모방 로봇을 위한 방수 전기수압식 소프트 액추에이터(HASEL 액추에이터)를 개발하였다. 핵심 혁신은 전기수압식 구동의 대변형 및 빠른 응답 시간을 유지하면서 수분 침투를 방지하는 실리콘 레이어링 기술이다. 이는 대부분의 소프트 액추에이터가 습한 환경에서 작동하지 못한다는 실질적 장벽을 해소한다.

Xiao et al. (2025)은 밀폐 공간 탐색을 위한 비접촉 감지 기능을 갖춘 생체모방 소프트 크롤링 로봇을 개발하였다. 이는 단일 소프트 바디 플랫폼에 운동 기능과 인지 기능을 결합한 것이다. 해당 로봇은 자기장 감지를 활용하여 물리적 접촉 없이 장애물을 감지하며, 이는 어류의 측선 감지를 모사한 것이다.

Cornejo et al. (2024)은 생체모방 로봇을 우주 탐사 분야로 확장하여, 달 표면 탐사를 위한 동물 형태 변환 로봇을 제안하였다. 이들의 프레임워크는 바퀴형 탐사선이 어려움을 겪는 저중력, 험준한 지형 환경에 적합한 생물학적 운동 전략(다리형, 뱀형, 도약형)을 규명하였다.

주요 주장 및 근거

미해결 질문