현대차기아와 공동개발 … 보행 실험서 동작 선택 정확도 95%
한양대와 현대차기아 연구진이 뇌파와 눈·근육 신호를 이용해 착용형 보행 로봇을 실시간으로 제어하는 기술을 개발했다. 목발 손잡이의 버튼을 누르지 않고도 원하는 동작을 선택하고 실행할 수 있는 방식이다.
한양대는 바이오메디컬공학과 임창환 교수 연구팀이 현대차기아 로보틱스랩과 함께 착용형 보행 로봇 ‘엑스블 멕스(X-ble MEX)’에 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 적용했다고 5일 밝혔다.
기존 착용형 보행 로봇은 사용자가 목발로 균형을 잡으면서 손잡이 버튼을 눌러 동작을 선택해야 한다. 연구팀은 이런 조작 부담을 줄이기 위해 뇌파와 눈·근육에서 나오는 전기신호를 함께 활용했다.
사용자가 증강현실(AR) 안경을 쓰면 ‘한 걸음’ ‘연속 보행’ ‘좌회전’ ‘우회전’ 등의 선택지가 화면에 나타난다. 원하는 동작을 바라보면 시스템이 뇌파를 분석해 사용자의 선택을 인식한다.
선택한 동작은 한쪽 눈을 감는 ‘윙크’로 실행한다. 동작을 취소하거나 보행을 멈출 때는 이를 악물 때 발생하는 근육의 전기신호를 이용한다. 동작 선택과 실행을 나눠 사용자가 명령을 확인한 뒤 움직일 수 있도록 했다.
건강한 성인 10명을 대상으로 보행과 방향 전환, 앉았다 일어서기 등을 실험한 결과 뇌파를 이용한 동작 선택 정확도는 평균 95.06%였다. 윙크와 이를 악무는 동작 인식 성능도 각각 99% 이상으로 나타났다.
장비는 머리띠 형태의 무선 건식 뇌파 측정장치와 AR 안경으로 구성됐다. 전도성 젤을 바르거나 전극을 수술로 삽입할 필요가 없다.
연구진에 따르면 사용성 평가 점수는 기존 목발 버튼 방식의 53.50점에서 78.25점으로 높아졌고, 신체적 작업 부담 점수는 7.85점에서 3.15점으로 낮아졌다.
다만 이번 연구는 건강한 성인 10명을 대상으로 한 실험이다. 실제 보행장애 환자에게 적용하려면 안전성과 정확도, 장시간 사용 편의성 등을 추가로 검증해야 한다.
임 교수는 “뇌파와 눈·근육 신호, AR 안내 기술을 실제 보행 환경에서 통합했다”며 “사용자가 로봇 조작보다 보행 자체에 집중할 수 있도록 하는 것이 목표”라고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering’에 게재됐다.
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