[ 매드타임스 한수경 기자] 플로리다 애틀랜틱 대학교의 연구원들은 뇌졸중 후 피아노 연주를 다시 배울 수 있는 최초의 부드러운 로봇 외골격 장갑을 개발하여 뇌졸중 재활 분야에서 진전을 이루고 있다.
뇌졸중과 같은 신경 외상을 겪은 사람들은 협응력과 근력 저하로 인해 일상적인 작업이 매우 어려울 수 있다. 이러한 문제로 인해 이들의 능력을 향상시키는 데 도움이 되는 로봇 기기의 개발이 촉진되었다.
이번에 개발된 로봇 장갑은 뇌졸중으로 장애를 겪은 피아노 연주자에게 '손'을 빌려주고 희망을 주고 있다. 플로리다 애틀랜틱 대학교의 연구진이 개발한 이 부드러운 로봇 손 외골격은 인공 지능을 사용하여 손의 능력을 향상시킨다.
피아노 연주를 위해 다른 소프트 로봇이 사용된 적은 있지만, 같은 곡의 잘된 연주와 잘못된 연주의 차이를 '감지'하고 이러한 기능을 하나의 손 외골격에 결합한 것은 새로 개발된 로봇 장갑이 처음이다.
이 로봇 장갑에 처음 부여된 임무는 피아노 연주를 돕는 것이었다. 악기를 연주하려면 손가락의 정밀한 운동 능력과 민첩성이 필요하다. 한 번에 양손을 모두 사용해야 하는 것은 말할 것도 없다.
논문의 시니어 저자인 FAU의 에릭 엥게버그(Erik Engeberg)는 "피아노를 연주하려면 복잡하고 고도로 숙련된 동작이 필요하며, 재학습 작업에는 특정 동작이나 기술을 복원하고 재훈련하는 과정이 포함된다."라고 는 말했다.
이 장갑의 가장 큰 특징은 유연하고 가벼우며 적응력이 뛰어나다는 점이다. 다양한 개인의 고유한 요구에 맞게 맞춤 제작할 수 있어 편안하고 효과적인 재활 경험을 보장한다. 엥게버그는 "우리의 로봇 장갑은 부드럽고 유연한 소재와 센서로 구성되어 있어 개인이 운동 능력을 재학습하고 회복할 수 있도록 부드럽게 지지하고 지원한다."라고 밝혔다.
연구진은 로봇 장갑의 각 손가락 끝에 특수 센서 어레이를 통합했다. 이전의 외골격과 달리 이 새로운 기술은 피아노 연주에 필요한 미세한 손가락 움직임을 회복하는 데 필요한 정밀한 힘과 안내를 제공한다. 로봇 장갑은 사용자의 움직임을 모니터링하고 이에 반응하여 실시간으로 피드백을 제공하고 조정함으로써 올바른 연주 기술을 쉽게 익힐 수 있도록 도와준다.
음악적 위업을 달성하기 위해 머신러닝 알고리즘이 등장했다. 연구원들은 "Mary Had a Little Lamb"의 올바른 버전과 잘못된 버전의 차이를 느끼도록 프로그래밍했다. 연주의 변형을 도입하기 위해 오류 없이 연주된 곡과 다양한 유형의 오류가 있는 곡으로 구성된 풀을 만들었다.
이 기술의 장점은 착용자가 제어할 수 있다는 점이다. 사용자는 장갑을 착용한 상태에서 각 손가락의 움직임을 세밀하게 조정할 수 있다. 또한 피아노 연주의 정확성과 부정확성을 구분할 수 있어 개인 맞춤형 재활을 위한 귀중한 도구가 될 수 있다.
연구진은 이 장갑의 기능이 피아노 연주를 넘어 다양한 재활 작업으로 확장되는 미래를 상상하고 있다. 하지만 이러한 기능 확장을 위해서는 개인과 특정 작업에 맞는 맞춤화가 필요하다는 점에 유의해야 한다.
엥게버그는 "중요한 점은 이 연구가 노래를 연주하는 데 적용되었지만, 이 접근 방식은 일상 생활의 무수한 작업에 적용될 수 있으며, 이 장치를 통해 각 환자에게 맞춤화된 복잡한 재활 프로그램을 촉진할 수 있다는 점이다."라고 강조했다.
한편, 이 연구는 미국 국립과학재단의 두 가지 보조금으로 부분적으로 지원되었다. 연구 결과는 로봇 공학 및 인공지능 분야의 프론티어에 게재되었다.
