게임 배우는 로봇, 아동 재활 치료에 기대

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게임 배우는 로봇, 아동 재활 치료에 기대미국 조지아 공대, 학습 가능한 로봇 활용 재활치료 시험

승인 2014.07.22 19:03:15


▲ 유아형 휴머노이드 로봇에게 태블릿 게임을 가르치는 아이의 모습. 사용된 로봇과 태블릿은 국내 로보티즈의 유아형 휴머노이드 로봇 ‘다윈-OP’와 ‘앵그리 버드’ 게임이 깔린 안드로이드 태블릿이다.

사람의 심리 특징을 찾아내고 심리를 응용해 학습기능을 갖춘 로봇 시스템을 개발하면 심리적으로 부담이 적고 효율적인 재활 치료가 가능하다.

아이들이 로봇에게 게임을 가르치도록 했을 때, 아이들은 로봇과 더 오랜 시간을 보내고자 한다는 연구 결과가 발표됐다. 단순하고 반복적인 재활치료가 필요한 장애 아동들에게 새로운 재활치료 방법이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

미국 조지아 공대의 아야나 하워드(Ayanna Howard) 교수 연구팀은 아이들이 학습 가능한 로봇에게 태블릿 게임을 가르치도록 했을 때, 아이들은 로봇과 소통하기 위해 평균 약 27분을 태블릿 활용에 사용했다고 밝혔다. 이는 어른이 지켜보는 가운데 태블릿 게임을 이용하는 아이들에 비해 3배 정도 더 오래 유지된 시간이다.

연구팀은 실험에 참여한 아이가 태블릿 게임인 ‘앵그리 버드’를 어떻게 하는지 로봇에게 보여주게 했다. 이 로봇은 아이가 새총을 어느 각도로 얼마나 잡아당겼는지, 그 결과 몇 점의 점수가 획득되었는지를 분석하고 기억하도록 설계됐다. 아이의 시연이 끝나면 로봇은 자신이 학습한 내용을 바탕으로 ‘앵그리 버드’ 게임을 수행한다. 점수가 좋으면 기뻐하는 표현을 보이기도 하고, 점수가 안 좋으면 기운 빠진 모습으로 고개를 좌우로 흔들기도 한다. 실험 참여자는 다시 자신의 플레이를 로봇에게 시연하며 로봇을 계속 학습시킨다. 로봇이 충분히 학습됐다고 생각되면 아이는 게임의 다음 단계로 넘어갔다.

실험에서 태블릿을 이용하기 때문에 아이들은 자연스럽고 직관적인 동작으로 로봇을 가르칠 수 있었다. 또 시연을 통해 학습 과정이 이뤄지기 때문에 로봇은 빨리 게임을 배울 수 있었다. 즉, 시연이 반복될수록 로봇은 빠르게 높은 게임 점수를 획득했다.

이와 함께 연구팀은 학습 기능이 있는 로봇과 그렇지 않은 로봇을 이용해 아이들이 어떤 로봇에 얼마나 더 많은 시간을 할애하는지를 비교했다. 그 결과 아이들은 학습 기능이 있는 로봇에 훨씬 더 많은 시간을 할애한다는 것이 확인됐다.

하워드 교수는 실험 결과에 대해 “아이들은 로봇을 가르치는 것을 좋아한다. 이는 아이들이 자신의 활동 영역(domain)에서 주인이 되고 싶어 하기 때문”이라며 “로봇에게 가르치는 일을 멈추지 않고 계속 하는 것이다”라고 분석했다. 일반적으로 사람들은 누군가를 가르치도록 요구받았을 때 그 일에 더 몰두하게 된다고 알려져 있다. 그것이 로봇을 가르치는 작업에도 동일하게 적용된다는 것.

하워드 교수팀의 박사후연구원 박해원 씨는 학습 능력이 있는 로봇과 이를 가르치는 사용자 관계에 대해 “로봇이 우리 사회에 빠르게 다가올 수 있는 한 방법은 사용자에 따라 변형 가능(flexible)하도록 디자인되는 것”이라며 “특정 작업에만 동작하도록 훈련되어 있고 사용자나 주변 환경에 대해서는 적응할 수 없다면 로봇의 유용성은 제한될 수 밖에 없다”고 밝혔다.

이 연구는 로봇 및 자동화 분야의 국제학회인 ‘ICRA2014’에서 발표됐다.

아이가 로봇과 함께 게임을 얼마나 더 오래 할 수 있도록 하느냐에 대한 연구는 아이를 키우는 부모의 입장에서는 썩 내키지 않는 연구일 수도 있다. 아이가 태블릿 이용을 절제하도록 가르쳐야 하는 마당에 로봇으로 태블릿 이용 시간을 증가시킨다는 연구는 한국 교육 정서에는 맞지 않는 것처럼 보인다.

하지만 이 연구는 몸이 불편한 아이들의 재활치료를 위해 고안된 프로젝트다. 하워드 교수는 “팔 움직임의 재활 치료를 위해 태블릿 화면을 100번 반복적으로 터치해야 하는 훈련을 생각해보자. 그 훈련은 아이에게 지루하고 단순한 작업일 뿐이다. 하지만 로봇 친구가 있어서 게임을 같이해준다면, 똑같은 반복 동작이라도 아이는 로봇을 가르치기 위해 시간을 사용하게 된다. ‘친구’를 돕고자 하는 개인의 바람은 5분짜리 지루한 훈련도 30분짜리 즐거운 시간으로 만들 수 있다”고 말했다.