미국 연구팀이 손가락 끝마다 감지기를 장착하고 인공지능(AI)을 탑재한 로보트 의수를 개발했다. 기존 의수처럼 사용자가 손가락 움직임을 하나하나 의식적으로 조절할 필요가 없다. 신체적, 인지적 부담 없이 움직임을 자연스럽게 보조해 물체를 정교하게 잡을 수 있도록 돕는다. 미국 유타대학교 연구팀은 로보트 의수에 AI 기반 ‘자률성’을 부여해 사용자의 체감 성능을 개선하고 연구결과를 일전 국제학술지 《자연·통신》에 공개했다.

현존 로보트 의수는 구조적으로 인간의 손동작을 대부분 재현할 수 있지만 제어능력은 제한적이다. 우리가 손으로 다양한 물체를 잡을 때마다 각 손가락이 어떻게 움직여야 하는지 의식하지 않는 것과 달리 의수는 사용자가 손가락 하나하나를 의식적으로 움직여야 하기 때문에 인지적 부담이 따른다.

연구팀은 상용 의수인 ‘타스카 핸드’의 손가락 끝에 적외선 근접 감지기와 압력 감지기, AI 모델과 결합했다. 인공신경망으로 물체를 잡는 자세를 학습시켜 안정적이고 정밀한 물체 잡기 동작을 구현한 것이다.

피부나 근육의 전기 신호에서 도출된 사용자의 의도와 감지기 데이터를 기반으로 훈련된 알고리즘으로 도출된 기계의 의도를 혼합한 자동화 모델이 의수 조작을 보조한다. 각 손가락이 자체 감지기로 앞을 ‘볼’ 수 있기 때문에 물체를 잡기 위해 필요한 거리 만큼 자연스럽게 움직인다.

연구팀은 팔 전완부가 절단된 환자 4명과 사지가 건강한 사람 9명을 모집해 개발된 의수의 기능을 테스트했다. 실험 참가자들은 계란처럼 깨지기 쉬운 물체를 잡고 이동하거나 종이 집기, 머그잔으로 음료 마시기 등의 과제를 수행했다.

참가자들은 별도의 훈련이나 연습 없이도 일상작업을 수행할 수 있었다. 사용자들은 새로운 의수가 일상 작업에서 인지적 부담을 줄였으며 신체적 부담을 늘이지는 않았다고 보고했다.

연구를 주도한 유타대학 박사후연구원 트라우트는 “생체 모방 의수가 점점 실물처럼 진화하고 있지만 여전히 제어가 직관적이지 않다.”며 “사용자 절반가량이 의수를 포기하는데 그 리유로 제어 불량과 인지적 부담을 꼽는다.”고 설명했다.

연구팀은 향후 생각만으로 의수를 제어하고 의수에서 촉각을 다시 사용자에게 되돌려주는 지능형 의수를 개발할 예정이다.

　 외신