중풍 환자의 감각을 되살리는 로봇손, 인공 팔다리의 직관적인 작동이 가능한 터치 감각 복원 성공
중풍 환자의 감각을 되살리는 로봇손, 인공 팔다리의 직관적인 작동이 가능한 터치 감각 복원 성공
  • 최용환 기자
  • 승인 2019.06.11 11:04
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[퓨처타임즈=최용환기자]지난 몇 년 동안 로봇 팔다리의 실험으로 사지가 마비되거나 자유롭게 팔다리를 사용하지 못하는 사람들을 위한 큰 발전이 이루어졌다.

2012년 한 다리를 가진 사람이 생각 제어 보철 다리로 시키고의 윌리스 타워의 꼭대기까지 올라갔다. 한편 마비된 여성은 생각으로 지시하는 로봇 팔로 소다 한 모금을 마시기 위해 빨대를 가져올 수 있었다.

이제 터치 감지 기술이 제공되기 시작하고 있다. 최근 DARPA의 보도 자료에 따르면 마비된 28세 남자의 이식된 뇌에 연결된 센서 함유 로봇 손은 자연에 가까운 터치 감각을 가지고 있다고 보고했다.

터치는 인공 팔다리의 직관적인 작동을 쉽게 하는데 상당히 중요하다. 그리고 사고로 절단해야 하는 장애인을 위한 실험 보철로 이미 생각 제어 운동이 가능하고 이후 압력을 감지하는 양방향 교류가 이루어지고 있다.

체리를 따는 섬세한 작업을 수행하는 환자 Igor Spetic의 작년 비디오는 터치의 힘을 입증하고 있다. 터치의 감각없이는 Spetic은 체리 15개 중 9개를 손상시키지만 터치 감각으로 그는 한 개만을 손상시켰다.

지금까지는 마비의 경우 행동은 가능하지만 감각정보를 산출하지 못하는 주로 한 방향 장치인 이식을 통해 두뇌에 연결된 유선으로 로봇팔에 지시했다. 이것이 DARPA의 발표가 매우 흥미로운 이유이다. 절단 장애인을 위한 생각 제어 인공 사지 로봇은 간접적인 방법으로 건강한 신경과 근육을 사용하여 뇌에 의해 제어된다.

사람이 움직이려고 생각하면 전극이 신경과 근육 활동을 선택, 패턴을 인식하고 생각을 손을 쥐거나 펴는 등의 행동으로 전환시킨다.

그러나 마비된 경우 로봇 팔까지 연결하는 유일한 방법은 이식된 뇌를 통해 직접적으로 연결해야 한다. DARPA의 프로젝트에서는 전극 배열을 환자의 감각과 운동 피질에 배치했다. 하나는 우리의 터치 감각을 관리하고 또 하나는 신체의 물리적 이동을 관리합니다.

존스 홉킨스 응용 물리 연구소에 의해 만들어진 로봇 손에 유선을 심었다. 이 손은 향상된 압력 센서를 이용하여 물리적 감각을 이식된 뇌를 통해 뇌에 전달되는 전기 신호로 변환시킨다.

10년 전 척수 손상으로 마비된 환자에게 실험한 결과 손을 사용할 수 있었고 터치 감각도 살아났다. 실험은 연구자들이 그에게 눈을 가리고 인공 손의 손가락을 접촉하여 어느 손이냐고 물었다. 완벽에 가까운 정확도로 그는 터치되는 손가락을 구별해냈으며 실제 자신의 손이 느끼는 것 같다고 말했다. 그는 심지어 그들이 그를 속이려 하는 연구자에게 두 손가락 터치의 차이를 말할 수 있었다.

 

생각으로 통제되는 의족은 뇌의 이동 신호로 부터의 피드백 없이 정확한 움직임을 수행하기 위해 필요한 제어 수준을 달성하기 어려울 수 있다. 직접 뇌와 기계 손을 연결함으로써 이 작업은 모든 기능이 원활한 바이오 기능 복원의 가능성을 보여주고 있다.

유망하지만 아직 이러한 작업은 비용이 만만치 않으며 실험실에 국한되어 있다. 또한 침습 수술 및 유선 뇌 임플란트도 이상적인 솔루션이 아니다. 압력에 한정되어 있고 감각 입력에 주로 기초하며 일차원적이다. 그러나 단순한 압력은 매우 유용한 진보이며 체리를 따는 사람이 입증했듯이 여기서 끝나지는 않는다.

오늘의 작업은 기반을 마련, 온도와 같은 감각을 추가할 수 있다. 더 나은 알고리즘과 더 민감한 전극은 더 정밀한 제어를 제공할 수 있다. 뇌-기계 인터페이스는 그것은 가능성이 추가 감각은, 온도처럼, 나중에 추가 할 수 있습니다 보인다. 더 나은 알고리즘과 더 민감 전극 정밀한 모터 제어를 얻을 수 있습니다. 그리고 뇌 - 기계 인터페이스의 발전으로 임플란트가 덜 침습적이어야 한다. 이러한 여러 가지 과제를 안고 있지만 터치 감각을 추가한 것은 큰 성과이다.

 

이미지 제공 : 존스 홉킨스 / DARPA


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