광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 강지연 AI학과 교수팀이 미국 뉴욕주립대 버팔로 연구팀과 공동으로, 일상생활 동작에 따라 의수 손목의 움직임을 다르게 제어하는 기술을 개발하고, 그 효과를 가상현실(VR) 환경에서 평가했다고 11일 밝혔다.
전동 의수는 손을 쥐고 펴는 것뿐 아니라 손목을 돌리거나 좌우로 기울이는 등 다양한 움직임이 가능하도록 발전하고 있다. 그만큼 사용자가 원하는 대로 의수를 움직이고 제어하는 일도 복잡해지고 있다.
연구팀은 사람이 손목을 움직일 때 어깨와 팔꿈치도 함께 움직인다는 점에 주목했다. 즉, 의수 손목의 움직임을 근육의 전기신호만으로 제어하는 대신, 팔의 움직임으로 손목이 어느 방향으로 움직이려는지 알아내는 방식이다.
의수 손목 제어 기술을 실시간으로 구현해 일상생활 동작에 따라 어떤 제어방식이 적합한지 비교·평가한 결과 일상동작에 필요한 손목 움직임과 의수의 제어방식이 일치할 때 어깨와 팔꿈치의 불필요한 움직임이 줄어드는 것으로 나타났다. 좌우 방식(RUD)을 사용했을 때 회전 방식(PS)보다 컵 들어 마시기에서는 어깨와 팔꿈치 움직임이 각각 43.86%, 27.61% 감소했으며, 망치질에서도 각각 46.94%, 22.69% 줄었다.
회전 방식(PS)을 사용했을 때 좌우 방식(RUD)보다 문 손잡이를 돌릴 때 어깨 움직임이 29.42% 감소했고, 드라이버를 사용할 때도 27.14% 줄었다. 특히 드라이버 사용에서는 팔꿈치의 불필요한 움직임도 25.31% 감소했다.
이처럼 일상동작에 따라 적합한 손목 제어방식이 달랐다. 다만 세 방식 모두 동작을 수행하는 데 걸린 시간은 대체로 비슷했다. 의수로 동작을 더 빨리 수행할 수 있다는 의미보다는, 동작에 알맞은 손목 움직임을 제공하면 사용자가 어깨와 팔꿈치로 부족한 움직임을 보완해야 하는 부담을 줄일 수 있다는 데 의미가 있다.
강지연 교수는 “이번 연구는 의수의 움직임을 다양하게 만드는 것뿐 아니라 실제 사용자의 움직임과 선호도, 사용 부담까지 함께 고려해 제어방식을 설계하는 것이 중요하다는 점을 보여준다”며 “향후 실제 상지 절단 환자와 물리적 의수를 대상으로 검증을 확대해 사용자와 일상생활 동작에 맞춘 의수 제어 기술로 발전시키겠다”고 말했다.
전남광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
