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美 카네기멜론대, 사지마비 환자 위한 로봇제어 인터페이스 'HAT' 개발'인간-로봇 상호작용에 관한 ACM/IEEE 국제회의'에서 연구 성과 발표
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승인 2024.03.04  17:29:40
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▲ 헨리 에반스가 침대에서 HAT와 로봇을 이용해 카드놀이를 하고 있는 모습

美카네기멜론대(CMU) 로봇연구소(RI) 연구팀이 사지마비 환자를 위한 로봇제어 인터페이스 'HAT'(Head-Worn Assistive Teleoperation)를 개발, 테스트를 성공적으로 마무리했다고 지난 27일 밝혔다.

HAT는 운동장애를 갖고 있는 사람들이 활용할 수 있는 모바일 매니퓰레이터 조작을 위한 머리 착용 장치다. HAT는 머리 움직임과 음성으로, 이동 로봇(모바일 매니퓰레이터)을 제어할 수 있다. 사지마비 등으로 운동 능력을 상실한 장애인이 이동 로봇과 매니퓰레이터를 제어하는 데 다른 인터페이스보다 적은 미세 운동 기술을 요구한다.

카네기멜론대 학생인 아크힐 파드마나바(Akhil Padmanabha)와 자나비 굽타(Janavi Gupta)는 20년 전 뇌간 뇌졸중 발병 후 팔다리를 움직이지 못하고 대화 능력을 상실한 헨리 에반스(Henry Evans)에게 HAT를 착용토록 하고, 집에서 일상적인 동작을 수행하도록 했다. 헨리는 자신의 집에서 7일 동안 그리퍼를 장착한 이동 로봇인 헬로 로봇의 '스트레치'(Stretch)를 조작해 음료수를 가져오게 하거나 음식을 먹여주고, 가려운 곳을 긁어주는 동작 등을 수행하도록 했다. 헨리가 착용한 HAT는 턱 끈 부분에 있는 센서를 통해 머리의 움직임을 인지할 수 있다.

▲ HAT의 구성 요소

7일 동안의 실험에서 헨리는 로봇을 제어하기 위해 HAT를 사용하는 것을 즐겼고, 어떤 상황에서는 평소 사용하는 컴퓨터 화면보다 HAT를 더 선호했다고 한다.

HAT 개발팀을 이끌고 있는 로봇공학 박사과정 학생인 아크힐 파드마나바는 "우리는 HAT가 실제 세계에서 잘 작동하는 것을 보게 되어 기쁘다. 헨리는 지난 한 주 동안 점점 더 HAT를 사용하는 데 능숙해졌고, 우리에게 가치 있는 피드백을 주었다“고 말했다.

헨리는 매일 담요를 몸에서 떼어내고, 휴지를 움켜쥐고 얼굴을 닦은 다음, 휴지통에 버리는 일련의 과정인 ‘담요+티슈+쓰레기’ 작업을 수행했다. 헨리는 점점 더 빠르고, 더 적은 오류로 작업을 수행했다. 또한 헨리는 특정 작업에 대해선 간병인에게 의존하는 것보다 로봇과 함께 HAT를 사용하는 것을 더 선호한다고 말했다. 헨리는 특히 사용자가 집고 싶어하는 물체에 로봇 그리퍼를 맞추는 것을 돕는 소프트웨어인 ‘운전자 지원’(Driver Assistance) 소프트웨어에 대해 "놀랍다"는 반응을 보였다.

파드마나바는 보조기기 커뮤니티 내에서 사용자 중심 또는 참여형 설계가 중요하다며 모든 단계에서 잠재적 사용자로부터 피드백을 받아야 한다고 말했다. 이번 테스트 과정에서 헨리로부터 획득한 피드백이 매우 유용했다는 것이다.

연구팀은 오는 3월 11일부터 15일까지 콜로라도 볼더에서 열리는 '인간-로봇 상호작용에 관한 ACM/IEEE 국제회의'에서 이번 연구 결과를 발표할 예정이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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