망치질이나 톱질처럼 복잡한 작업도 해내는 '인간형' 전자 의수 제어 기술이 개발됐다.
중국 우한 과학기술대학교 연구팀은 촉각, 움직임, 근육 신호를 통합해 인간의 감각운동 방식을 모방한 전자 의수 제어 기술을 개발했다고 국제학술지 '사이보그 앤 바이오닉 시스템즈'에 지난달 13일(현지시간) 발표했다.
기존 전자 의수는 물건을 집는 수준을 넘어 망치질처럼 충격과 부하가 계속 변하는 복잡한 도구를 다루는 데 한계가 있었다. 인간의 손이 촉각 등 다양한 감각을 통해 실시간으로 움직임을 보정하는 것과 달리, 기존 기술은 이런 적응력이 부족했다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 '촉각·운동·근전도 생체모방 파지 컨트롤러'(TKE-BGC)를 고안했다. 먼저 센서가 부착된 데이터 장갑을 낀 사람이 망치질, 톱질 등을 할 때의 접촉 압력, 관절 각도, 근육 신호 데이터를 수집했다.
이후 수집된 데이터를 인공지능(AI)에 학습시켰다. 이 기술은 트랜스포머 인코더를 사용해 여러 센서 정보를 융합하고, 다음 관절 움직임을 실시간으로 예측해 의수가 스스로 움직임을 교정하도록 한다.
연구팀이 팔 절단 장애인과 비장애인을 대상으로 성능을 시험한 결과, TKE-BGC 기술을 적용한 의수는 기존 방식보다 훨씬 뛰어난 안정성과 정확성을 보였다. 망치질, 톱질, 껍질 깎기 등 다양한 작업에서 도구를 떨어뜨리는 횟수가 줄고 작업 시간도 단축됐다.
특히 이 기술은 사용자의 근육 피로도를 낮추는 효과도 확인됐다. 망치질 시 평균 근전도 신호 진폭이 기존 기술보다 낮게 나타나, 더 적은 힘으로 작업을 수행할 수 있음을 시사했다. 사용자 설문에서도 효율성, 편의성 등에서 높은 평가를 받았다.
연구를 이끈 보아오 리 연구원은 "이번 연구는 정적인 잡기에서 벗어나 실제 작업 환경에서 복잡하고 동적인 조작으로 나아가는 중요한 전환점"이라며 "진정으로 실용적인 지능형 의수는 인간의 감각운동 루프와 유사한 다중 감각 적응 제어 기술을 통합해야 한다"고 설명했다.
연구팀은 향후 더 촘촘한 촉각 센서를 개발하고 개인별 맞춤형 조작 기술을 적용하는 등 후속 연구를 통해 기술을 고도화할 계획이다.