울산과학기술원(UNIST) 고현협·김재준 교수팀이 개발한 인공피부 센서를 이용해 만든 로봇팔이 사람의 동작을 그대로 따라한다. UNIST 제공 |
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[파이낸셜뉴스] 울산과학기술원(UNIST) 고현협·김재준 교수팀은 사람 동작, 촉감, 소리 등을 모두 인식해 기계를 움직이는 사람-기계 인터페이스 기술을 개발했다. 이 기술은 귓속 달팽이관 원리를 이용해 로봇이 인공피부로 물질의 촉감을 구별하고, 소리를 인식해 명령을 따르고, 사람의 동작을 그대로 따라할 수 있다.
연구진은 이 기술을 이용해 아바타 로봇 손과 스마트 햅틱장갑을 만들었다. 테스트결과, 여기에 사용한 인공피부 센서의 압력 민감도가 기존의 센서들보다 8배 향상됐다. 또한 사람이 움직이는대로 똑같이 따라하고, 햅틱장갑이 잡은 물질의 인식률이 93%에 달했다.
고현협 교수는 27일 "센서가 얇고 부착 가능해 다양한 가상현실(VR), 증강현실(AR), 사물인터넷(IoT) 기술에 쓸 수 있을 것"이라며 "메타버스나 아바타 로봇 시대에 꼭 맞는 기술"이라고 말했다.
연구진은 우선 귓속 달팽이관 구조를 모방한 인공피부 센서를 만들었다. 두께와 너비, 단단함 정도가 부위별로 달라 소리를 주파수별로 구분해 받아들 수 있는 달팽이관 막의 원리를 응용한 것이다. 이 센서는 달팽이관의 얇은 막처럼 두께, 다공성, 면적 등이 다른 단위 마찰전기 센서 여러 개가 연속적으로 붙어 있는 형태다.
울산과학기술원(UNIST) 고현협·김재준 교수팀이 귓속 달팽이관 원리를 적용해 인공피부 센서를 개발했다. UNIST 제공 |
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이렇게 만들어진 센서는 사람의 동작처럼 느리게 반복되는 저주파 신호뿐만 아니라 빠르게 진동하는 소리, 촉감 같은 고주파 신호도 낮은 신호 대 잡음비로 기계에 모두 전달할 수 있었다.
연구진은 이 센서로 아바타 로봇 손과 스마트 햅틱 장갑을 만들었다. 소리로 아바타 로봇 손을 조종하는 실험에서는 주파수를 바꿔 로봇 손의 손동작을 조종할 수 있었다. 또 사용자가 스마트 햅틱 장갑을 끼고 움직이면 아바타 로봇 손이 사용자의 손 움직임을 그대로 따라 했으며, 유리, 종이, 실크 등 8가지 다른 물질의 질감도 93% 정확도로 인식했다.
이와함께 이 센서는 센서 내부 구조를 특수하게 설계해 기존 평면 형태 센서보다 압력 민감도가 최대 8배 향상됐다. 인식할 수 있는 주파수 대역폭도 45~9000㎐다. 사람의 심전도 신호(0.5~300㎐), 근전도 신호(50~3000㎐), 심음도 신호(20~2만㎐), 목소리(100~400㎐) 등 생체 신호를 모두 인식할 수 있다. 연구진은 외부 소음 환경에서도 머신 러닝을 통해 95% 정확도로 사람 목소리만 인식 가능해 소음 제거 기능을 탑재한 마이크로도 쓸 수 있다고 설명했다.
한편, 이번 연구결과는 미국과학협회(AAAS)에서 발행하는 세계적인 권위지 사이언스의 자매지인 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 25일자로 게재됐다.
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