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TECH M

[ROBO TECH] BMI 마인드컨트롤로 동작하는 세 번째 팔

ROBOT TODAY 로봇 시장 트렌드

2018-09-12장길수 IT컬럼니스트

ATR 연구진이 개발하고 있는 안드로이드 로봇 팔, ‘세 번째 손’.

[테크M=장길수 IT컬럼니스트] 만일 사람에게 손이 3개가 있다면 양손으로 컴퓨터 자판을 두드리고 3번째 손으로는 물병을 잡고 목을 축이는 게 가능할 것이다. 간단한 동작 같지만 컴퓨터 자판을 두드리고, 물병을 집어 물을 먹는 동작은 뇌의 ‘멀티태스킹(Multitasking)’ 능력을 요구한다. 사람의 뇌가 2개의 동작을 동시에 상상하면서 동작 명령을 내려야 한다.

일본 ‘국제전기통신기초기술연구소(Advanced Telecommunications Research Institute International, ATR)’ 이시구로 히로시 특별연구소 소속 ‘니시오 수이치’와 크리스티안 페날로사(Christian Penaloza) 연구원이 사람 손을 그대로 닮은 안드로이드 로봇 팔을 제작해 사람의 세 번째 손으로 활용하는 기술을 개발했다.

세 번째 손을 움직이는 방식은 마인드컨트롤이다. 바로 ‘BMI(Brain Machine Interface)’ 장치를 이용한다. 뇌의 전기적 신호를 읽을 수 있는 전극을 탑재한 특수 모자를 착용해 생각만으로 전자 장치를 작동시키는 기술이다.

ATR 연구자들이 세계에서 처음으로 멀티태스킹 동작을 BMI 방식으로 실현할 수 있는 기술을 개발했다. 보통 BMI 실험에서는 동작을 멈추고 한 가지 생각에만 몰두한다. 한쪽 손을 잃어버린 장애인에게 사람의 신경과 연결된 의수를 부착하고, 고도로 집중하게 해 의수를 움직이는 훈련을 시킨다.

이번에 ATR 연구자들은 마인드 컨트롤로 멀티태스킹 동작 실험을 실시했다. 의자에 사람 손을 그대로 닮은 안드로이드 손을 부착한 다음, 사람이 의자에 앉도록 하고 BMI 실험을 진행했다. 가령 컴퓨터 자판을 두드리면서 세 번째 손인 안드로이드 로봇 팔을 이용해 물병을 잡고 물을 마시는 것과 같은 멀티태스킹 작업을 수행토록 한 것이다.

연구팀은 특정 도형이 그려진 판 위에 공을 올려놓고, 공을 도형에 따라 움직이도록 하면서 페트병을 안드로이드 로봇 팔을 이용해 잡도록 하는 실험도 진행했다.

15명의 피실험자를 대상으로 이 같은 멀티태스킹 작업을 시험한 결과 실험자들은 크게 2개의 군으로 구분됐다. 8명의 피실험자는 평균 85% 성공률로 멀티태스킹 작업을 잘 수행한데 반해, 7명의 피실험자는 평균 53%가 성공해 상대적으로 멀티태스킹 작업을 잘 수행하지 못했다.

세 번째 안드로이드 로봇 팔로 페트병을 잡으려면 판 위의 볼을 움직이는 동작과 페트병을 잡는 동작을 동시에 상상해야 하고, 각각의 동작에 따른 뇌의 전기적인 신호를 구분해 로봇 팔에 명령을 해야 한다.

ATR 연구진이 개발한 이번 연구는 일본 내각부 ‘종합과학기술·이노베이션회의’가 주도하는 ‘혁신적 연구개발추진프로그램(ImPACT)’으로 진행됐다. 이번 연구 결과는 국제 과학저널인 ‘사이언스 로보틱스’에 개재됐다. 연구팀은 이번 연구가 BMI 기술의 범용화, 사람의 멀티태스킹 인지능력의 해명과 향상에 관한 연구 발전에 기여할 것이라고 밝혔다.

그동안 BMI 기술은 장애인 같이 제한된 사람들을 위한 기술에 머물렀다. 그러나 이번 연구는 인간 신체 능력을 기술적으로 확대할 수 있다는 가능성을 제시했다는 평가를 받고 있다. 또 사람이 노화될수록 멀티태스킹 같은 인지 능력이 퇴화하는데, BMI 훈련으로 인지능력을 제고하는데도 도울 수 있을 것으로 기대하고 있다.

<본 기사는 테크M 제65호(2018년 9월) 기사입니다>