로봇 팔다리 기술의 획기적인 발전
로봇 팔다리 기술의 획기적인 발전
  • 김대현 기자
  • 승인 2020.03.20 12:12
  • 댓글 0
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절단된 신경에 아주 작은 근육 조각을 이식하는 것은 로봇 팔을 통제하는 방법을 제공한다.
절단된 신경에 아주 작은 근육 조각을 이식하는 것은 로봇 팔을 통제하는 방법을 제공한다.

[퓨처타임즈=김대현 기자] 로봇 팔다리 기술의 획기적인 발전을 하고 있다. 절단된 신경에 아주 작은 근육 조각을 이식하고, 신경으로부터 증폭시킨 신호를 로봇 팔다리에 즉시 보내는 알고리즘을 개발해, 생각하는 대로 로봇 팔을 조종할 수 있게 한다.

미시간 대학의 RPNI 연구에 참여한 조 해밀턴은 미시건 대학 의과대학의 연구실에서 재생 말초 신경 인터페이스(RPNI)를 사용하여 보철용 손을 직관적으로 제어한다. 그는 자신의 생각으로 DEKA 의족을 자연스럽게 조종한다.(에반 더허티/미시간 공과대학)
 
미시간 대학 공학연구원들이 손이 절단된 사람들이 손과 손가락을 정밀하고 직관적이며 실시간으로 조절할 수 있는 신경 조절 보철 기술의 돌파구를 발표했다.
이들은 그것을 정신 조절 보철학의 중대한 발전이라고 주장한다.
 
신디 체스텍은 퀴르크스 앤 쿼크스의 진행자 밥 맥도날드에게 "신경에서 보철 제어 신호를 얻으려는 생각은 적어도 엠파이어 스트라이크 백만큼 오래 지속되어 왔다"고 말했다. "물리학이 유리하게 작용하지 않기 때문에 이를 해내기가 정말 어려웠습니다."
 
보철용 손의 로봇 기술은 최근 몇 년 동안 크게 발전했지만 로봇을 통제하는 방법은 제한적이었다.
"아주 작은 전선, 전류와 전압이 매우 작은 극소선을 말하는 겁니다. 그것을 어떻게든 기록하려 하며 신경에 전선을 주입하기 시작한다면, 이는 많은 상처를 야기시킵니다."라고 미시간 대학의 생명공학부 부교수 체스텍이 말했다.
 
신경에게 메가폰을 주기
절단 수술을 받은 후에도 신경은 계속 기능하여 종종 유령팔이라고 불리는 현상으로 이어지며, 환자는 사지가 여전히 있는 것처럼 느낀다. 체스텍의 동료인 폴 세데르나 박사는 두꺼운 잔여 신경 다발을 작은 섬유로 분리하고, 그 주변에 작은 근육 조직을 이식해 신호를 증폭시켜, 본질적으로 신경에 메가폰을 주는 방법을 고안했다.
 
"신경이 좋은 대상을 찾을 때까지 다시 자라려고 하기 때문에 이러한 방법은 신경을 기쁘게 합니다. 그리고 그 과정은 정말 고통스러울 수 있습니다,"라고 체스텍은 말했다. "공학적인 측면에서는 신경에서 나오는 작은 신호를 10배, 100배 더 크게 만드는 겁니다."
 
체스텍과 그녀의 팀은 증폭된 신호를 로봇 팔다리에게 실시간으로 보낼 수 있는 알고리즘을 개발, 환자들이 원하는 것을 생각함으로써 그들의 팔다리를 조절할 수 있게 했다. 아니나 다를까, 증폭된 신호를 이용해 참가자들은 로봇 팔다리를 바로 사용할 수 있었다.
 
"저는 참가자들에게 이렇게 말하고 있었습니다. '첫 번째 시도에서는 작동하지 않을 수도 있습니다. 코드를 디버깅해야 할지도 몰라요. 만약 효과가 없다면 조금만 참아 주세요.' 그때 그가 엄지손가락을 움직여 많은 목표물을 얻기 시작하더니 이렇게 외쳤습니다. '이봐, 효과가 있는 것 같아!'"라고 체스텍이 말했다.
"제 말은, 제가 펄쩍펄쩍 뛰었단 겁니다."
 
정상 감각 되찾기
곧, 실험실에서 참가자들은 블록을 집어 들고, 키를 돌리고, 구형 물체를 들어올리고, 엄지손가락을 여러 방향으로 움직일 수 있었다.
2013년 폭죽 사고로 손을 잃은 조 해밀턴은 "정상적이라는 느낌을 다시 받게 한다"고 말했다. "마치 다시 손을 잡은 것 같아요."
 
현재 연구팀은 지금까지 실험실에서만 사용되어 온 이 시스템을 휴대용으로 만드는 작업을 하고 있다. 또한 이 증폭된 신경 신호로 무엇을 더 할 수 있는지 알아보고 있다.
 
"우리는 지금 보형물의 한계점에 직면해 있습니다. 지금처럼 우리는 이 연구가 더 빨리 진행되기를 바랍니다. 보형물이 더 가벼워지기를 원합니다."라고 체스텍은 전했다. "우리는 이 자극이 더 나은 보철용 손에 동기를 부여하여 추가적인 신호를 사용할 수 있기를 바라고 있습니다."

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