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스위스 EPFL, BMI 기반 로봇 조작 기술 개발‘커뮤니케이션스 바이올로지’에 연구 논문 발표
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승인 2021.12.20  15:55:43
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▲ 오드 빌라드 교수(사진=EPFL)

스위스 로잔연방공대(EPFL) 오드 빌라드(Aude Billard) 교수팀이 척추장애로 몸을 제대로 움직이지 못하는 사람이 생각만으로 로봇을 조작할 수 있는 기술에 한걸음 더 다가섰다고 16일(현지 시각) 밝혔다.

EPFL 산하 ‘학습 알고리즘 및 시스템 연구소(Learning Algorithms and Systems Laboratory)’ 소장을 맡고 있는 오드 빌라드 교수는 호세 델 R. 밀란 교수와 공동으로 환자의 뇌로부터 방출되는 전기적 신호(EEG)를 이용해 로봇을 제어할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발했다고 밝혔다. 호세 델 R. 밀란 교수는 EPFL의 뇌-기계 인터페이스 연구소(Brain-Machine Interface laboratory)의 책임을 맡았으나 지금은 미 텍사스대학으로 자리를 옮겼다.

오드 빌라드 교수와 호세 델 밀란 교수는 이번 연구 성과를 전문저널인 ‘커뮤니케이션스 바이올로지’에 발표했다.

연구자들은 먼저 수년전 개발한 로봇 팔을 이용해 장애물을 회피할 수 있는 로봇 프로그래밍 작업을 수행했다. 물컵에 물을 채우거나, 물체를 밀고 당기는 작업도 수행했다. 로봇의 장애물 회피 메카니즘의 기능 향상을 위해 연구진은 말을 하거나 터치하는 동작 없이 오직 생각만으로 장애물을 회피하도록 했다. 처음에는 장애물 회피를 위해 넓은 경로를 채택하거나 너무 가깝게 경로를 채택했으나 여러번의 시행 착오 끝에 로봇의 동작을 보다 정확하게 조정할 수 있게 됐다.

환자는 로봇을 조작하기 위해 로봇을 바라보고, 생각하는 것만으로 로봇의 동작을 시도할 수 있다. 만일 로봇이 생각대로 움직이지 않으면 사람의 뇌에서 ‘에러 메시지’를 명확한 신호로 따로 전송한다. 로봇은 에러 메시지를 처음에는 이해하지 못했지만 결국에는 무엇이 잘못되었는지를 이해할수 있게 됐다.

연구팀은 로봇이 올바른 해답을 찾을 수 있도록 역강화 학습방법을 이용해 알고리즘에 에러 메시지를 입력했다. 로봇은 3~5회의 시행 착오 과정을 통해 보다 정확한 동작을 학습할 수 있게 됐다.

연구팀은 에러 신호를 인식하는 것이 기술적으로 최대 난제였다고 털어놨다. “특히 환자의 뇌 활동을 로봇의 제어 시스템과 연결하는 것이 힘들었다”고 덧붙였다.

연구팀은 이번 연구를 바탕으로 생각만으로 움직이는 휠체어 제어 알고리즘을 개발한다는 계획이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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