근육이 수축해 힘을 내기 직전에는 전기신호인 근전도가 발생한다. 우리 몸은 한 가지 동작을 수행할 때도 여러 근육을 사용하기 때문에 정확한 움직임을 만들기 위해서는 근전도 센서를 근육의 여러 부위에 붙여야 한다.

 때문에 장갑은 여러 개의 근전도 센서를 여러 근육에 부착해서 움직임을 조절하는 방식이 대부분이었다. 하지만 사람마다 팔의 형태와 근육의 위치가 달라 로봇 장갑의 성능이 떨어지는 한계가 있었다.

연구진은 인체에서 악력을 만들 때 손목 부근에서 큰 근전도 신호가 감지된다는 사실을 확인하고 이를 이용해 로봇 장갑을 직관적으로 제어하는 방법을 개발했다. 그간 근육 중심부의 근전도 신호가 주로 사용된 것과 달리 연구진은 천지굴곡근의 힘줄과 근육의 접합부에서 나오는 근전도 신호를 포착했다.

이번에 개발한 장갑은 힘을 주고자 할 때 근육을 중심으로 발생하는 전기적인 신호인 근전도를 감지해 동작의 의도를 파악하는 게 핵심이다. 그동안 근전도를 이용한 의도 파악은 의족이나 의수를 제어하는데 주로 사용돼 왔다.

본 연구의 성과는 인체와 관련된 새로운 발견과 운동학적 실험, 기계학습, 소프트 로봇제작 등 여러 분야에 걸친 전문성의 융합을 통한 미래 기술 개발의 사례이다. 특히, 단일 센서만으로 정확한 의도 파악 및 악력 증강이 가능함을 보여준 연구결과는 앞으로 신체 능력 증강을 위한 실용적인 착용형 로봇의 개발에 중요한 기여를 할 것으로 예상된다. 서울대학교 천상희 연구원이 주저자로 작성한 관련 논문은 IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics 2월호에 정식 게재될 예정이며 현재 미국전기전자학회(IEEE) 사이트를 통해 열람 가능하다.

이미지 출처: 서울대제공