출처;http://www.sciencetimes.co.kr/?p=134437&cat=129&post_type=news

‘환생한 에디슨’이라 불리는 발명가가 있다. 바로 ‘딘 카멘(Dean Kamen)’이다. 그는 운송수단의 혁명으로 불리는 세그웨이(Segway)를 발명해 세계적인 명성을 얻은 인물이다. 하지만 세그웨이 만으로 그를 설명한다는 것은 여간 어려운 일이 아니다. 1970년대에 이미 인슐린 펌프를 세계 최초로 발명했고, 이 외에도 혁신적인 150여종의 발명품을 보유하고 있기 때문이다.


이런 그가 21세기에 접어들면서 로봇 의수(artificial arm)에 관심을 쏟기 시작했다. 그리고 얼마 후 자신의 명성에 걸 맞는 시제품을 선보여 과학계를 또 한 번 놀라게 했다. 그가 공개한 로봇 의수가 기존 제품들과는 사뭇 다른 정교한 동작을 보여줬기 때문이다. 물론 사람의 팔과 손만큼 세밀하고 빠르게 움직이지는 못했지만, 계란을 옮기는 것 같은 어려운 동작을 수월하게 시연하여 호평을 받았다.

이 같은 성과를 바탕으로 미 식품의약국(FDA)은 지난해 딘 카멘이 개발한 로봇 의수 기술인 ‘데카 암시스템(DEKA Arm System)’을 실제 임상에서 사용할 수 있도록 승인했다. 그리고 1년이 지난 뒤, 첨단기술 전문 매체인 테크웜(Techworm)은 지난 달 13일자 보도를 통해 이 로봇 의수가 암벽등반까지 할 수 있을 정도로 진화하고 있다고 밝혔다. (전문 링크)

데카 암시스템의 장점은 정교함과 자연스러움

인공적으로 팔이나 다리를 만들어 이를 신체와 결합시키는 사이보그(Cyborg) 기술은 과거에 비해 눈부신 발전을 거듭하고 있다. 하지만 실제 사람의 것처럼 다양하고 정교하게 움직이는 수준까지 이르려면 아직도 요원한 상황이다. 다만 딘 카멘이 개발한 로봇 의수는 기존 제품들과는 달리 상당한 수준의 기능을 선보이고 있어 장애인들에게 희망을 안겨주고 있다.

딘 카멘이 로봇 의수의 상용화를 목표로 설립한 회사인 ‘데카 알앤디(DEKA R&D)’사의 관계자는 “기존 의수로는 도저히 불가능했던 일들 까지 우리가 개발한 로봇 의수는 수행할 수 있다”라고 말하며 “촉각과 같은 감각만 느끼지 못할 뿐이지 열쇠로 문을 열거나 버튼을 조작하는 것, 그리고 머리를 빗는 것 등 일상생활에서 일어나는 다양한 일들을 수행할 수 있다”라고 덧붙였다.

이 같은 말을 입증하기라도 하듯 최근 이 회사는 ‘데카 어드밴스드 로보틱암(DEKA Advanced Robotic Arm)’이라는 제목의 공개 영상을 통해 로봇 의수를 장착한 장애인이 암벽을 등반하는 모습을 공개했다. 영상 속에 등장하는 장애인은 로봇 의수를 마치 진짜 팔처럼 움직이면서 암벽을 올라가는 모습을 보여준다.


회사가 밝힌 데카 암시스템의 작동원리를 살펴보면, 근전도(Electromyogram) 전극이 로봇 의수가 부착되어 있는 신체 부위의 근육 수축을 먼저 탐지하는 것으로 나타났다. 그리고 이를 전기신호로 바꿔서 로봇 의수 속에 장착된 프로세서에 보내면, 특정 동작을 수행하는 것으로 드러났다.

특히 이 시스템의 장점이라면 사용자마다 팔의 길이가 각각 다른 점을 감안해서 각 부위를 사용자에 맞게 모듈화하여 사용할 수 있다는 점이다. 즉, 맞춤형 제작이 가능하므로 아무리 환자의 유형이 다르더라도 모두 만족할 만한 결과를 볼 수 있다는 의미다.

그러나 이 시스템이 팔과 관련한 모든 장애를 해결할 수 있다는 것은 아니다. 이 로봇 의수는 팔꿈치나 손목 관절을 절단한 사람들은 사용할 수 없다는 제약이 있다. 또한 배터리 및 소프트웨어 문제, 그리고 사용자의 의지와 다르게 움직이는 작동 오류 등 여러 가지 보완할 점들도 많이 남아있다.

장애를 입은 병사들에게 도움 제공이 목적

데카 알앤디의 로봇 의수 개발 프로젝트를 자금으로 지원하고 있는 기관은 ‘미 방위고등연구계획국(DARPA)’이다. DARPA가 이런 로봇 의수 개발에 전폭적인 지원을 아끼지 않는 이유는 병사들이 전쟁터에서 부상으로 팔과 다리를 잃는 경우들이 많기 때문이다.

DARPA는 전쟁터는 물론 교통사고와 같은 각종 재해로 인해 팔과 다리를 잃은 장애인들에게 로봇 의수 기술이 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 예상했다. 그래서 미 재향군인처(Veterans Affair)의 지원을 받아 36명의 참가자들을 대상으로 햅틱스(HAPTIX) 프로그램을 진행했다.

햅틱스 프로그램이란 로봇 의수를 착용한 참가자들이 자연스러운 일상생활을 할 수 있도록 하면서, 상황별로 어떻게 반응하는지를 파악하는 테스트였다. 결과는 성공적이었다. 팔 절단 수술을 받은 사용자들이 착용한 로봇 의수를 이용하여 먹고 마실 수 있었다. 또한 정교한 센서 시스템의 도움을 받아 달걀같이 깨지기 쉬운 물체도 안전하고 쉽게 들어 올릴 수 있었다.

그 뿐만이 아니다. 로봇 의수로 작은 방울토마토를 손가락으로 잡는 것부터 시작하여, 물병을 들고 물을 마시는 일까지 모든 테스트 과정이 별 어려움 없이 끝났다. 참가자들도 예상치 못한 결과에 찬사를 보내며, 앞으로 기술의 진보에 따라 미래에는 더 뛰어난 기능의 로봇 의수가 탄생할 것이라는 기대 섞인 반응을 보였다.


프로그램을 추진한 DARPA의 관계자는 “현재 로봇 의수 자체가 기계적으로 매우 훌륭하지만, 인터페이스는 아직도 많이 부족한 편”이라고 설명하며 “로봇 의수를 사람의 팔처럼 움직이게 하고, 사람의 팔처럼 느끼도록 하는 것이 프로그램의 목표”라고 밝혔다.

사실 사람의 팔처럼 움직이는 로봇 의수를 개발하는 것보다 더 힘든 일은, 사람의 의지대로 움직이도록 하는 로봇 의수를 개발하는 것이다. 따라서 현재의 성능도 놀랍지만, 앞으로 기술 발전에 따라 사람의 팔보다 더 빠르고, 강하며, 정교하게 움직일 수 있는 로봇 의수가 개발될 수 있을 것으로 DARPA는 보고 있다.

특히 연구진이 관심을 두고 있는 분야는 착용자가 로봇 의수에 장착된 센서로부터 힘과 촉감의 피드백을 받을 때, 같은 채널에서 자신의 뇌와 신경 시스템을 이용하여 팔을 직관적으로 제어하는 ‘양방향 인터페이스’이다.

이러한 인터페이스는 DARPA의 ‘신경 인터페이스 기술(RE-NET)’ 프로그램을 통하여 개발되고 있는 혁신적인 상호신경 인터페이스 기술을 기반으로 하고 있다. 또한 경량화와 소형화를 조금이라도 앞당겨서, 실제 로봇 의수를 차고 생활하는데 있어 불편함이 없도록 여러 가지 기술적인 혁신도 적용될 예정이다.

하지만 문제가 없는 것은 아니다. 로봇 의수와 같은 하드웨어는 다양한 시험을 하기에는 너무 값이 비싼 경향이 있다. 따라서 DARPA는 현재 소프트웨어 및 인터페이스만으로도 로봇 의수를 체험해 볼 수 있는 시뮬레이션 환경을 개발하기 위하여 오픈 소스 로봇 재단(Open Source Robotics Foundation)과 협력할 예정인 것으로 알려졌다.

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