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스웨덴 웁살라대, 사람 손 모방한 인공촉각시스템 개발과학 전문 저널 ‘사이언스’에 논문 발표
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승인 2024.05.17  16:16:57
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스웨덴 웁살라대학과 카롤린스카연구소(Karolinska Institutet) 연구팀이 사람의 촉각을 모방한 인공촉각시스템을 개발했다고 밝혔다. 사람 손처럼 민감하게 물체를 구별할 수 있는 의수나 로봇 핸드에 활용될 수 있을 것으로 보인다. 뇌졸중 발병 후 잃어버린 기능을 회복하는 데도 도움을 줄 수 있다.

이번 연구 성과는 과학 전문 저널인 ‘사이언스’에 발표됐다.(논문 제목:‘Spike timing–based coding in neuromimetic tactile system enables dynamic object classification’)

연구팀은 다양한 파지 작업을 수행하면서 물체를 빠르고 정확하게 판별할 수 있는 뉴로모픽 촉각 인공 피부를 개발했다. 이 인공 피부는 촉각 정보를 처리하기 위해 '스파이크 타이밍 기반 접근법(spike timing–based approach)'을 활용한다. 기존의 전자 피부 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 설명이다.

이 인공 촉각 센서는 인간 신경계의 성능과 유사하게, 밀리초 단위의 분해능으로 촉각 정보를 코딩할 수 있다. 여기서 개발된 생체모방 장치는 의수 및 기타 로봇 시스템의 성능을 향상시키는 데 사용될 수 있다고 연구팀은 소개했다.

이 인공시스템은 ▲촉각으로 압력을 감지할 수 있는 센서 내장 전자 피부(e-skin) ▲아날로그 촉각 신호를 전기 펄스로 변환하는 인공 뉴런 세트 ▲신호를 처리하고 물체를 식별하는 프로세서 등 3부분으로 구성돼 있다. 원칙적으로 무한한 수의 물체를 식별하도록 학습할 수 있지만, 연구팀은 22개의 물체, 그리고 16개의 서로 다른 표면에서 실험을 진행했다.

▲실험에 사용된 물체들

연구팀은 “우리 시스템은 눈을 가린 사람이 감각만으로 물체의 형태를 알 수 있는 것처럼 물체가 테니스공인지 아니면 사과인지를 구별할 수 있다”고 말했다.

이 시스템은 인간의 신경계와 같은 방식으로 동적인 촉각 정보를 처리하기 위해 전기 펄스를 사용한다. 이 기술을 통해 의수 착용자는 의수를 몸의 일부처럼 느낄 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀에 따르면 촉각 피드백 덕분에 인간과 로봇 또는 의수 사이의 상호 작용이 더 안전하고 자연스러워질수 있다. "기존 전자 피부 기술은 충분한 수용체를 제공할 수 없지만, 이 기술은 수백만개의 수용체를 만들 수 있다“며, "로봇 전체를 위한 인공 피부를 만들 수 있기를 원한다”고 말했다.

연구팀은 이 기술이 의학적으로도 사용될 수 있다고 밝혔다. 예를 들어 파킨슨병과 알츠하이머병으로 인한 운동 기능 장애를 모니터링하거나 뇌졸중 후 잃어버린 기능을 회복하는 데 도움을 줄 수 있다는 것이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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