[한국기술뉴스] 경희대학교 김동한 교수 연구팀은 손 동작을 기반으로 로봇을 제어하는 모바일 로봇 제어 시스템을 개발했다. 개발된 기술은 경희대학교 산학협력단을 통해 2015년 09월 08일 특허를 출원(출원번호 제1020150127144호)했다. 특허 명칭은 '제스처 인식 모바일 로봇 제어 시스템’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

과거의 로봇은 제조업의 생산성과 안전성을 높이기 위한 목적으로 사용되어 왔습니다. 하지만, 과학기술의 발전으로 로봇 청소기나 서빙 로봇 등이 개발이 되면서, 일상생활 속에서 쉽게 찾아볼 수 있게 되었습니다. 최근에는 건설이나 물류 등 다양한 산업분야에서 로봇을 활용하기 위한 노력이 이어지고 있습니다. 대표적으로, 웨어러블 로봇이나 무인항공 로봇이 있습니다. 하지만, 미래형 로봇을 상용화하기에는 여러 기술적 제약들이 있어, 이를 개선하기 위한 기술들이 필요한 실정입니다.

경희대학교 김동한 교수 연구팀은 관성 센서와 근전도 센서를 이용한 로봇 제어 시스템을 개발했습니다.

로봇 제어 시스템은 근전도 센서가 측정한 신호 값을 기준으로 활성화되거나 비활성화됩니다. 사용자가 주먹을 쥐면 근육이 수축하며 높은 신호 값을 나타내 제어가 활성화됩니다. 로봇 제어의 제어가 활성화되면 관성 센서는 팔의 움직임에 따른 각도 데이터를 수집합니다.  수집한 데이터는 제스처의 특징을 추출하는 데 사용됩니다. 시스템은 추출된 특징을 종합해 제스처를 인식하며, 해당 제스처에 맞춰 로봇을 제어합니다.

센서를 이용한 로봇 제어 시스템은 키보드나 마우스와 같은 컨트롤러를 사용하지 않아 직관적이며, 편리하게 로봇을 제어할 수 있습니다. 또한, 제스처 인식에 카메라를 사용하지 않아 야외에서 사용이 가능하며, 조명에 따른 인식률 저하 문제가 발생하지 않습니다. 센서를 활용한 로봇 제어 시스템을 드론과 같이 야외에서 사용하는 기기에 활용하여 사용자의 편리성을 증대시킬 수 있습니다.

또한, 김동한 교수 연구팀은 근전도 신호를 기반으로 사용자에게 필요한 힘을 예측하는 기술을 개발했습니다.

근전도 센서를 통해 사용자의 움직임에 따른 근전도 신호를 수집합니다. 고속 푸리에 변환을 이용해 근전도 신호를 여러 개의 주파수로 분리합니다. 분리된 주파수를 분석해 표면 근전도에 해당하는 주파수를 찾습니다. 표면 근전도는 사용자의 피로에 따른 잔 떨림과 같은 데이터를 포함하기 때문에 예측의 정확성을 높일 수 있습니다. 표면 근전도를 제외한 주파수를 이용해 관절 예상 토크를 계산합니다.

해당 기술은 필요한 힘을 보조해주는 웨어러블 로봇을 개발하는데 활용하여 사용자의 작업을 보조하고, 생산성 향상에 기여할 수 있습니다.

제스처 인식 기반의 로봇제어 기술과 토크 예측 기술은 웨어러블 로봇이나 드론 등 다양한 로봇의 개발 및 상용화를 가능하게 할 것으로 기대됩니다.