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촉감을 느끼는 ‘로봇손’ 개발, ‘로보캅’도 가능할까? 목록

조회 : 4750 | 2014-02-25

겨울방학 동안 재미있는 영화들 많이 봤을 텐데요, 화제의 ‘겨울왕국’과 ‘넛잡’ 그리고 공룡 마니아라면 ‘다이노소어 어드벤처’에 빠져 버렸을 거예요.
방학이 끝나고 봄방학이 시작할 무렵 또 한편의 매력적인 영화가 어린이들은 물론 어른들까지 흔들어 놓고 있는데요, 바로 지난 2월 13일 개봉한 ‘로보캅’ 이야기입니다.

 

로보캅

지난 2월 13일 개봉된 로보캅 포스터. / 이미지 출처 : 소니픽쳐스코리아

 

혼란과 무질서에 빠진 미국 디트로이트에 살고 있는 좋은 아빠이자 실력 있는 경찰이었던 알렉스 머피는 임무 수행 중 예고치 못한 사고로 온 몸에 치명적인 부상을 입게 됩니다. 로봇 테크놀로지 분야에서 최고의 기술을 가진 다국적 기업 ‘옴니코프’는 알렉스의 아내 ‘클라라’에게 한 가지 제안을 합니다. 목숨을 잃을 위기에 놓인 남편을 살리고 싶었던 아내 클라라는 알렉스에게 최첨단 하이테크 수트를 장착하자는 그 제안을 받아들이게 되지요. 이렇게 로보캅으로 재탄생한 알렉스는 옴니코프의 체계적인 훈련을 받으면서 더욱 강력해지지만, 아내 클라라는 기계처럼 변해가는 남편의 모습에 혼란스럽기만 합니다.
한 치의 오차도 없는 수트의 통제를 받으며 명령을 따르던 로보캅. 하지만 수트 안에 있는 알렉스는 따뜻한 심장을 가진 사람이었습니다. 알렉스는 옴니코프의 의도와는 다르게 점차 수트를 지배하기 시작하면서, 이 수트와 도시의 이면에 거대한 음모가 숨겨져 있음을 깨닫게 됩니다. 이 로보캅은 인간일까요 로봇일까요?  


 

이 흥미진진한 영화 이야기가 실제로도 일어날 수 있는 일은 아닐까 하는 생각이 드는 과학 논문이 발표돼 이번 주 따끈따끈 과학에 소개해 볼까 합니다. 바로 촉감을 느끼는 ‘로봇손’이 개발됐다는 소식입니다.
로봇손을 장착하면, 손에 쥔 물체의 모양이나 질감 등을 손끝의 촉감을 통해 알 수 있다고 하니 이 소식을 들으면서 많은 이들이 로보캅을 떠올렸을 것 같습니다.
자, 사람과 로봇손의 진정한 결합을 이뤘다고 평가받는 촉감을 느끼는 ‘로봇손’ 이야기 지금부터 시작해 볼까요?

 

 

* 알아보기
- 촉감까지 느끼는 ‘로봇손’
- ‘로봇손’ 어디까지 진화했나?

 

* 생각 키우기
- 여러분이 로봇공학자라면 어떤 로봇을 만들고 싶은가요?

 

 

 

-촉감까지 느끼는 ‘로봇손’

로봇손

촉감을 느끼는 로봇손은 유럽의 여러 대학 및 병원이 만든 '라이프핸드 2(Lifehand 2)'라 불리는 프로젝트팀의 연구 결과물입니다. 로봇 손가락 끝에 달린 센서가 포착한 신호는 전극을 통해 팔의 신경으로 전달되고, 이 전기신호를 뇌가 감지해 촉감을 느끼게 된답니다. / 이미지 출처 : By Università Campus Bio-Medico di Roma-cc- by-nc-sa-2.0(Flickr)

 

사람과 로봇손의 진정한 결합이 이뤄졌다는 평가를 받고 있는 촉감 느끼는 ‘로봇손’ 개발 소식을 전해볼까 합니다.
덴마크의 데니스 아보 소렌센은 9년 전 화재로 왼팔에 심각한 화상을 입어 팔꿈치 아래를 절단해야만 했었습니다. 그러던 그가 ‘라이프핸드 2’라는 연구팀의 프로젝트에 참여해 9년 만에 로봇손을 부착하고 손 끝에 닿는 물체의 촉감을 느끼는 데 성공했다고 해요.
스위스, 이탈리아, 독일 공동 연구진으로 이루어진 이 프로젝트팀은 지난 2월 5일 사이언스 중개의학(Science Translational Medicine)에 이 내용을 담은 논문을 발표해 많은 주목을 받았습니다. 로봇손을 제작하고, 팔 위쪽 신경에 전극을 이식하고, 전기 신호를 감지하는 등 기계공학, 정보통신공학, 전자공학, 의학 등 여러 분야의 전문가들이 공동으로 연구해 낸 결과였어요.
독일 연구진이 제작한 로봇손은 약 640g 정도로 모터 5개와 센서 40개, 컨트롤러 등으로 이루어져 있어요. 로봇손의 끝에는 촉감 센서가 달렸고, 소렌센의 팔 위쪽 신경에는 4개의 전극이 이식되었다고 해요. 로봇손의 손가락 끝에 달린 센서가 포착한 신호가 이 전극을 통해 팔의 신경으로 전달되고, 최종적으로는 뇌가 신경이 보내온 이 전기신호를 감지해 촉감을 느끼게 되는 원리랍니다.
로봇손을 단 소렌센은 눈을 가리고 컵을 잡았을 때 컵의 모양과 재질을 느낄 수 있었고, 손을 오므리는 느낌도 고스란히 알 수 있었다고 해요.
뇌가 보내는 신호를 포착해 그대로 움직이는 로봇손과 다리는 이미 개발되어 있는데 이번에는 로봇손이 보내온 촉감을 뇌로 보내는 데 성공해 뇌와 로봇손의 쌍방향 통신이 가능하게 된 것이라며, 과학계에서는 “사람과 로봇손의 진정한 결합”이라고 평가하고 있답니다.

 

 


- ‘로봇손’ 어디까지 진화했나?
지난해 미국의 케이스 웨스턴 리저브대와 클리브랜드 보훈병원 연구진도 오른팔을 잃은 48세 남성이 촉감을 느낄 수 있는 로봇손으로 체리 열매를 터뜨리지 않고 집는 모습을 담은 동영상을 공개했어요. 하지만 논문으로는 아직 발표되지 않아 과학계에서 공식적으로는 인정받고 있지 않아요. 보완 연구가 진행된 후에 논문으로 발표가 될 것 같습니다.
이 외에도 로봇손이나 로봇다리 등 산업용이나 의료 수술용으로 이용되던 로봇들이 사람의 손과 발에 적용될 수 있도록 많은 연구들이 진행되고 있어요. 그 중 눈에 띄는 몇 가지 연구를 소개해 볼까 합니다

 

[사람의 의지로 손가락을 움직일 수 있는 로봇손]
일본 가나자와 공대 정보공학과의 나카자와 미노루 교수팀이 개발한 로봇손은 사람의 의지로 손가락을 움직일 수 있다고 합니다. 뇌파 측정기를 부착한 사람이 ‘잡는다’라고 생각하면 잡고, 문 앞에서 ‘연다’라고 생각하면 로봇손이 문을 연답니다.
사람이 생각할 때 발생하는 뇌파를 측정해 그 특징과 차이를 데이터화해 로봇손의 컴퓨터에 입력했어요. 실제 실험에서 실험자가 머리에 부착한 측정기에 뇌파가 전해지자 로봇손이 사람이 생각한 대로 즉각 반응했고요. 현재는 이 로봇손이 가위바위보의 ‘바위’와 ‘보’ 정도만 표현하지만 앞으로는 개별 손가락이 움직일 수 있도록 보완하는 연구가 진행 중이라고 해요. 이 연구가 진행되면 이 로봇손을 다양한 동작을 할 수 있게 개선돼  몸이 불편한 사람의 식사를 돕는 등 간호보조로봇 역할도 할 수 있을 것이라고 하네요.
지난해  11월에는 도쿄 빅 사이트에서 열린 국제로봇전(IREX)에 이 로봇손을 관객들에게 선보여 호평을 받았다고 합니다.
이외에도 수많은 연구들이 전 세계에서 동시에 진행되고, 앞 다퉈 논문으로 발표되고 있습니다. 좀 더 많은 시간이 필요하겠지만, 손발을 잃은 환자들이 예전 자신의 팔다리 못지않은 자연스러운 로봇팔다리로 자연스럽게 걷고 뛰고 움직이는 미래가 머지않아 다가올 것 같습니다.

 

* 사람의 의지로 손가락을 움직일 수 있는 로봇손 동영상 보기
: 일본 가나자와 공대 정보공학과 나카자와 미노루 교수팀
영어로 되어 있지만, 동작만으로도 이해가 될 거예요. 어린 친구들도 한 번 살펴보세요. 여기서 EGG란 뇌전도 즉 뇌파를 의미한답니다. 사람이 생각하는 것이 전기신호로 바뀌어 로봇손에 전달 돼 사람이 자신의 의지대로 로봇손을 움직일 수 있게 되는 것이지요. 아직 초기 단계이긴 하지만, 연구가 진행되면 손이 불편한 사람들에게도, 몸이 불편한 환자를 돌보는 데에도 많은 도움이 될 것 같습니다.

 


[시카고 재활원의 로봇팔과 로봇다리]
미국 시카고 재활원은 사고로 팔과 다리를 잃은 사람들뿐만 아니라 전 세계 로봇팔과 다리 연구자들이 주목하는 곳입니다.
작년 11월에는 일본 자동차 제조업체 혼다가 개발중인 보행보조기구를 미국 시카고 재활원을 통해 임상실험을 시작하면서 주목을 받았는데요, 벨트 형태 디자인으로 바지 위에 바로 착용할 수 있는 것이 특징입니다. 내부에는 소형 모터가 장착되어 있는데 한번 충전하면 최대 1시간 정도 사용할 수 있는 충전용 배터리가 내장돼 있답니다. 소형 배터리를 채용한 만큼 제품의 무게도 3kg 정도로 매우 가벼운 편이고, 기존 제품들과 비교해도 간소화된 설비가 눈길을 끌고 있답니다.
이 외에도 시카고 재활원의 로봇팔 연구 또한 계속 주목을 받고 있는데요, 과거의 실리콘 의수나 의족처럼 형태만 갖춘 것이 아니라 실제 인간의 팔과 다리처럼 자연스럽게 움직일 수 있도록 점차 개선된 연구들이 진행되고 있답니다.

 


* 시카고 재활원에서 공개한 로봇팔의 움직임
: 동영상 속에서 보이는 것처럼 스카프를 집어 날리고, 공을 떨어뜨리고 집고, 컵을 들어 커피를 마시는 등 많이 자연스러워진 모습을 볼 수 있습니다. 좀 더 개선이 된다면 실제 인간의 팔다리 못지않은 기능으로 재활환자들에게 희망을 줄 것 같습니다.

 

 


* 생각 키우기
여러분이 로봇공학자라면 어떤 로봇을 만들고 싶은가요?
로봇은 현재 수술용이나 공장의 조립용으로 정교한 작업을 수행하고 있습니다. 이번에 소개된 로봇손처럼 불편한 사람들을 자유롭게 움직이도록 돕고도 있고요.
또 지난번 살펴 본 화성탐사 로봇 오퍼튜니티처럼 사람들이 갈 수 없는 극한 상황에서 사람들을 대신해 작업 중인 로봇들도 있습니다.
이렇게 로봇공학은 나날이 발전하고 있는데요, 여러분이 로봇공학자라면 어떤 로봇을 만들고 싶은가요? 한 번 고민해 봅시다.

 

 

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