컴퓨터가 의도 파악해 로봇 제어, 하체 마비 환자 도우미 된다

고려대 뇌공학과, 뇌파 기반 하체 외골격 로봇제어 시스템 개발
미래부 및 마이크로소프트연구소와 협력
하체 마비 환자들 재활훈련에 도움 기대

 

[이데일리 김관용 기자] 인간의 뇌파를 컴퓨터가 인식해 로봇을 제어하는 기술이 개발됐다. 고려대 뇌공학과가 미래창조과학부 및 마이크로소프트연구소와 협력해 개발한 ‘뇌파 기반 하체 외골격 로봇 제어 시스템’이 상용화 될 경우 하체 마비 환자들의 재활 훈련에 큰 도움을 줄 것으로 예상된다.

7일 마이크로소프트 연구소가 개최한 ‘한일 아카데믹 데이 2015’에서 이성환 고려대 뇌공학과 교수는 사용자 의도를 컴퓨터가 자동으로 인식해 하체에 착용한 로봇을 제어하는 뇌파 기반 하체 외골격 로봇 제어 시스템을 선보였다.

이 시스템은 뇌와 기계 간 인터페이스 기술과 기계학습(딥러닝) 기반의 뇌파 신호 처리 알고리즘이 접목된 것이다. 사람이 특정 불빛(LED) 자극을 응시하면 무선으로 뇌파가 전송되고 컴퓨터가 뇌파를 분석하고 사용자 의도를 인식한다. 무엇을 하고 싶은지에 대한 명령어가 하체에 착용한 외골격 로봇으로 전송돼 로봇이 움직이는 구조다.

이 교수는 “뇌졸중과 알츠하이머, 파킨슨병, 척추 손상 등을 겪고 있는 하체 마비 환자들의 재활훈련을 위해 뇌파 기반의 하체 외골격 로봇 제어 시스템을 개발했다”고 말했다.

이 교수에 따르면 기계학습 기반의 뇌파 신호 처리 알고리즘으로 경로 추적 실험을 진행한 결과 평균 93.02%의 높은 성능을 보였다. 특히 이동 환경에서 움직임에 의해 불안정한 뇌파가 측정됨에도 불구하고 사람이 특정 주파수의 자극을 응시하는 것만으로 하체 외골격 로봇을 안정적으로 제어할 수 있음을 확인했다. 
 

이성환 고려대 뇌공학과 교수가 뇌파 기반 하체 외골격 로봇 제어 시스템에 대해 설명하고 있다. (제공=한국마이크로소프트)

이 기술이 상용화 되면 하체 마비 환자들은 병원에 가지 않고도 집에서 재활훈련을 할 수 있다. 특히 하체 외골격 로봇을 착용해 다른 사람의 도움없이 자신의 생각만으로 걷고, 앉고 설 수 있게 된다.  

이 교수는 “이번 기술 개발이 다양한 장치 제어에 적용할 수 있는 새로운 사용자 인터페이스로 활용될 것으로 기대된다”고 말했다. 

◇MS연구소, 빅데이터·기계학습 이용한 신기술 발표 

이날 행사에서는 또한 샤오우엔 혼 마이크로소프트 연구소 아시아 소장이 현재 연구소가 진행하고 있는 이미지 인식 기술과 영상 오브젝트 분할 기술, 공기 질 예측 기술을 소개했다.

이미지 인식 기술은 나선형 신경 네트워크(Convolutional Neural Networks) 기술을 기반으로 한다. 비주얼 인식 부문에서 사람 이상의 성능을 보인다고 혼 소장은 강조했다. 영상 오브젝트 분할기술은 영상에서 사람, 차, 하늘 등 각 이미지가 무엇인지 파악하는 기술이다. 이미지 분류 관련 기계학습 기술이 활용됐다. 영상 감시, 스마트카, 증강현실, 자동 사진 편집 등 다양한 산업 분야에 활용이 가능한 기술이다. 

이와 함께 공기 질 예측 기술은 기존 대기 오염 데이터 및 실시간 데이터는 물론 날씨, 교통량, 사람들의 이동 패턴, 위치(POI), 도로망 구조 등 다양한 소스의 빅데이터를 분석하고 기계학습 기술을 통해 공기 질 분석과 예측에 활용할 수 있다. 

혼 소장은 “이 자리에서 발표된 연구 내용들은 모두 새로운 세계로의 전환을 이끌 미래 기술“이라면서 ”한국을 포함해 전세계 석학들과의 활발한 공동연구로 세상을 변화시킬 기술 발전을 위해 노력해나가겠다“고 말했다. XML: