▲ MIT 미디어랩 연구팀이 로봇의족을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 기술을 개발했다.(이미지=MIT 미디어랩)

MIT 미디어랩 연구팀이 로봇 의족을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 기술을 개발했다고 MIT뉴스가 최근 보도했다.

연구진에 따르면 대부분 기존 의족들은 근육의 전기적인 활동을 기록하는 ‘근전도검사법(electromyography·EMG)’을 활용하고 있으나 정밀하게 의족을 제어하는 데 한계를 지니고 있다.

MIT 미디어랩이 개발한 기술은 절단된 다리의 잔류체(residuum)내 근육조직에 작은 자석구슬을 삽입하는 방식이다. 근육이 수축하면 자석의 위치가 바뀌는데, 이를 통해 근육의 길이와 속도를 정밀하게 측정할 수 있으며, 이 측정 정보는 3밀리초(milliseconds) 이내의 시간에 로봇의족에 제공된다.

이번 연구 성과는 전문 학술지인 ‘사이언스 로보틱스’에 발표됐다. 연구팀은 이번 연구에서 EMG가 아니라 ‘MM(magnetomicrometry:마그네토마이크로메트리)‘이라고 불리는 새로운 방법을 적용했다. 칠면조를 대상으로 테스트한 결과 정확하고 빠르게 근육의 측정값을 제공한다는 점을 확인했다. 연구팀은 이 방법을 앞으로 사람을 대상으로 적용하겠다는 계획이다.

MIT 미디어랩 바이오메카트로닉스그룹 휴 허(Hugh Herr) 교수는 "우리는 MM이 말초신경계를 바이오닉 팔과 다리에 연결하는 지배적인 방법으로 ‘근전도검사법’을 대체하기를 희망한다"며 "MM은 높은 신호품질을 얻을 수 있고, 최소 침습적인 기술인데다 규제 장벽과 비용이 낮기 때문에 희망적"이라고 말했다.

연구팀에 따르면 기존의 보철기기는 전극을 피부 표면에 부착하거나 근육에 외과적인 수술을 통해 이식하는 방법으로, 사람의 근육을 전기적으로 측정한다. 근육에 이식하는 방식은 수술하는 데 비용이 많이 들지만 비교적 정확한 측정값을 제공한다. 하지만, 어떤 방식을 활용하든 EMG는 근육의 길이나 속도가 아니라 근육의 전기활동에 대한 정보만을 제공한다.

MIT 연구진은 근육이 하는 일을 보다 정확하게 측정해 로봇의족쪽으로 제공할 수 있다면 보다 정밀한 제어가 가능할 것으로 보고 종아리 근육에 한쌍의 자석을 삽입하기로 했다. 자석이 서로 상대적으로 움직이는 정도를 측정해 근육이 얼마나 수축하고 있는지, 또는 수축 속도는 어떤지를 계산할 수 있다는 것이다.

이번 연구에서 연구팀은 센서가 몸속에 박혀 있는 작은 자석 구슬의 위치를 결정하는 데 소요되는 시간을 크게 줄여주는 알고리즘을 적용했다. 연구원들은 칠면조의 종아리 근육에 삽입된 자석을 추적하는 알고리즘을 테스트했다. 자석 구슬은 지름이 3mm였고, 최소 3cm 간격으로 삽입됐다.

연구진은 다리 바깥쪽에 위치한 일련의 자기센서를 이용해 칠면조의 발목 관절을 움직이면서 37마이크론(머리카락 굵기)의 정밀도로 자석의 위치를 파악할 수 있었다. 이 측정값은 3밀리초 이내에 전달될 수 있다. 연구팀은 이 측정값을 바탕으로 컴퓨팅 모델링을 통해 다리의 없어진 부위의 위치를 정확하게 예측할 수 있도록 했다.

이번 연구는 전미과학재단, MIT미디어랩 컨소시엄, 살라 재단의 지원으로 이뤄졌다.