인공지능(AI) 적용한 로봇 손 연구...팔 장애 극복?
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인공지능(AI) 적용한 로봇 손 연구...팔 장애 극복?
  • 양태경 기자
  • 승인 2019.09.22 14:00
  • 댓글 0
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사용자 자발제어와 로봇제어 기술융합...'공유 제어'
로잔연방공과대학교(EPFL), 상업용 보철 손 구현 알고리즘 설계중
©AI타임스 【에이아이타임스 aitimes 에이아이타임즈】
©AI타임스 【에이아이타임스 aitimes 에이아이타임즈】

(AI타임스=양태경 기자) 최근 유럽 과학자들이 사용자 자발제어와 로봇제어를 결합시킨 신경보철기술 실험이 성공적이라고 밝혀, 앞으로 팔의 영구절단 등 팔과 관련된 장애를 가진 사람들의 큰 관심이 모아지고 있다.

사이언스데일리는 로잔연방공과대학교(Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL)의 연구를 인용해 지난 11일(현지시간) 이러한 소식을 전하며 신경보철기술을 위한 ‘공유제어’라는 학제 간 새로운 접근의 길이 열렸다고 평가했다.

특히, 팔이 잘려 수술을 받은 사람들을 위한 로봇 손 제어가 개선됐기 때문에 로잔연방공과대학교(EPFL) 과학자들은 이 학제 간 새로운 학문분야를 심층 연구하고 있다. 이는 개별 손가락 제어와 자동화를 결합한 로봇 손 또한 악력과 로봇기술에 의한 조작이 개선된 덕분이다.

이들은 신경공학과 로봇공학 사이의 학제 간 개념증명이 3명의 절단 환자와 7명의 건강한 환자 비교 실험군에서 성공적으로 이루어졌다고 밝혔다.

이 기술은 두 개의 다른 학문분야에서 온 두 가지 다른 개념을 융합하고 있다.

이 '로봇 손 제어' 프로젝트는 이전에는 이 두 가지의 분야가 함께 융합된 적이 없었기에 의의가 크며, 신경보철학에서 ‘공유제어’라는 새로운 분야 개척에 기여했다.

신경공학에서 온 하나의 개념은, 보철 손(로봇 손)의 개별 손가락 제어를 위해 팔 절단 단면의 근육 움직임으로부터 움직이고자 의도하는 손가락의 움직임을 알아채는 것이며, 로봇공학에서 온 다른 하나의 개념은 로봇 손이 물체를 잡고 강한 악력으로 쥐고 놓치지 않을 수 있도록 만드는 것이다.

로잔연방공과대학교(EPFL)의 학습알고리즘 및 시스템연구소를 이끌고 있는 오드 빌라드씨는 "손에 물체를 들고 물체가 손에서 미끄러지기 시작할 때 손이 반응할 수 있는 시간은 고작 몇 밀리 초밖에 되지 않는다"면서 “실험중인 로봇 손은 400 밀리 초 이내에 반응할 수 있으며 손가락을 따라 압력 센서가 장착돼 실제로 물체가 미끄러지고 있음을 뇌가 감지하기 전에 물체의 움직임에 반응하고 물체를 안정화시킬 수 있다"고 설명한다.

이렇듯, 실험에 적용되고 있는 ‘공유제어’의 바탕에는 인공지능(AI)이 있다. 이 인공지능 알고리즘은 먼저 사용자의 의도를 알아차리는 방법을 터득하고 이를 보철 손의 손가락 움직임에 반영한다. 팔이 절단된 피실험자는 기계적 학습을 이용하는 알고리즘을 훈련시키기 위해 일련의 손 움직임을 수행해야 한다.

또한 피실험자의 팔 절단면에 놓인 센서는 근육활동을 감지하고 또 알고리즘은 어떤 손 움직임이 근육활동의 어떤 패턴에 해당하는지 학습하게 된다. 사용자의 의도된 손가락 움직임이 학습되면, 이 정보를 사용해 보철 손의 개별 손가락을 제어할 수 있게 되는 원리다.

다음으로, 사용자가 물체를 잡으려고 할 때 로봇 자동화가 시작되도록 알고리즘이 설계됐다. 알고리즘은 물체가 보철 손 표면의 센서와 접촉할 때 손가락을 오므리도록 지시한다. 자동 파지(automatic gratching)라 일컫는 이러한 자동화 기술은 로봇 팔에 대한 이전 연구에서 채택해 시각신호의 도움 없이 물체의 모양을 추론하고 또 촉각정보를 기반으로 파악, 자동화 하기 위해 고안된 것이다.

하지만, 당장 이러한 상업용 보철 손(로봇 손)을  팔이 절단된 사람들에게 적용하기에는 안타깝게도 알고리즘 설계와 해결해야 할 과제들이 아직 많이 남아있다.

그렇지만 현재 이 알고리즘은 외부 피실험자가 제공하는 기계적 학습을 위한 알고리즘 훈련과 로봇제어를 통해 여전히 테스트가 진해되고 있어 가까운 미래에 팔 장애를 가진 이들에게 AI(인공지능)을 바탕으로 한 '공유 제어'가 희소식을 전할 수 있을것으로 기대한다.

양태경 기자
양태경 기자 외신기자/텍사스주립대학교 박사 다른기사 보기

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