KIST 김기훈 박사팀이 개발한 동작 의도 예측 피부근전도 센서(이미지=KIST 제공)
가상현실 속 '자아의 분신(아바타)'이나 멀리 떨어져 있는 로봇을 내 의도대로 움직이려면 아바타와 로봇에 운동신호를 전달해야 한다.
그런데 이미 움직임이 일어난 뒤 신호를 전달하면 아바타 또는 로봇은 내 동작을 뒤따라 할 뿐 내 의도에 따른 실시간 움직임을 구현할 수 없다.
반응속도가 느리다는 얘기다.
따라서 아바타나 로봇을 실시간으로 움직이려면 실제 동작이 일어나기 전 어떤 동작이 이뤄질지 예측해 그 신호를 전달해야 한다.
한국과학기술연구원(KIST) 김기훈 박사팀이 동작 의도를 예측할 수 있는 '피부근전도(sEMG) 센서'를 개발했다.
김기훈 박사팀이 개발한 피부근전도 센서는 팔뚝에 차면 센서 착용자의 손목과 손가락 움직임을 예측할 수 있다.
손목과 손가락 움직임은 팔뚝 근육에 의해 이뤄지는데 피부근전도 센서가 손목과 손가락 움직임이 일어나기 전에 팔뚝 근육에서 먼저 발생하는 전기 신호를 감지하는 것이다.
감지된 전기 신호로 손목과 손가락이 어떻게 움직일지 예측해 이를 아바타 또는 로봇에 전달하면 아바타와 로봇 움직임이 센서 착용자 움직임과 같은 시간에 일어날 수 있다.
센서 착용자가 주먹을 쥐고 손가락을 움직이는 바로 그 순간 아바타나 로봇도 주먹을 쥐고 손가락을 움직인다.
반응속도가 실시간이라는 뜻이다.
어깨 동작 예측을 위해서는 가슴 근육, 다리 동작 예측을 위해서는 허벅지 근육 전기 신호를 감지하면 된다.
김기훈 박사는 16일 "영화 '아이언맨' 주인공이 착용한 '외골격로봇' 아이디어의 핵심 또한 '실시간 반응속도'인데 이를 가능하게 하는 것이 이번에 개발된 센서"라고 설명했다.
동작 의도 예측 피부근전도 센서는 지체 장애인을 위한 외골격로봇 즉, 활동 보조 로봇개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
KIST 박지형 박사팀이 개발한 '안경식 디스플레이'(오른쪽)와 기존 제품 비교(이미지=KIST 제공)
한편 같은 연구원의 박지형 박사팀은 가상현실 체험이 사용되는 혁신적인 '안경식 디스플레이(HMD)'를 개발했다.
기존 디스플레이는 몰입도를 높이기 위해 무게와 부피가 커져 착용감이 나쁜 단점이 있었고, 착용성이 좋은 제품은 시야각이 작아 몰입도가 낮았다.
박지형 박사팀이 개발한 HMD는 소형, 경량의 렌즈로도 충분한 시야각을 확보한 제품이어서 안경 형태로 착용할 수 있을 정도로 휴대가 용이하다.
동작 의도 예측 피부근전도 센서와 안경식 디스플레이는 미래창조과학부 글로벌프런티어사업 실감교류인체감응솔루션 연구단이 이룬 성과다.
미래부는 "개발된 두 장치 모두 올해 창업을 통해 제품 양산을 시작하고 하반기에 대중에게 첫선을 보일 예정"이라고 밝혔다.
시제품은 다음 달 9일과 10일 상암동 중소기업DMC타워에서 열리는 실감교류인체감응솔루션연구단 '테크페어(Tech Fair) 2015'에서 볼 수 있다.