로봇 피부가 누르고 쓰다듬는 것을 느낀다

KAIST 기계공학과 김정 교수팀
AI 신경망 처리된 인공피부 개발
MIT·슈투트가르트대학과 공동연구
의족·의수용 피부로 사용 가능

KAIST 김정 교수팀이 개발한 로봇 피부는 누르는 촉감을 인식할 수 있다. KAIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 촉감을 인식하는 인공피부를 개발했다. 인공지능 신경망이 처리된 인공피부는 누르거나 두드리기, 쓰다듬기 등 다양한 자극을 구분할 수 있다. 또한 칼로 베어져도 손쉽게 다시 기능을 회복할 수 있다.

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김정 교수팀이 메사추세츠 공과대학(MIT), 슈투트가르트대학의 연구자들과 함께 다양한 외부 촉각 자극을 느낄 수 있는 로봇 피부를 개발했다.

KAIST 박경서 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 9일 발표됐다.

연구진은 이 로봇 피부를 의수나 의족의 피부로 사용해 손이나 다리와 똑같은 외형과 촉감 감각을 절단 환자들에게 제공할 수 있을 것이라고 말했다. 또한 인간형 서비스 로봇이 인간과 같은 피부와 상처에 회복하는 기능을 가지게 될 것이라고 설명했다.

KAIST 기계공학과 김정 교수는 "이번에 개발한 로봇 피부는 향후 사람과 로봇이 같은 공간에서 협업하고 공존하기 위한 대면적 로봇 촉각 기술로 협업용 혹은 서비스 로봇 상용화를 앞당길 것"이라고 전망했다.

사람의 가장 큰 장기인 피부는, 내부를 충격에서 보호함과 동시에 주위로부터의 물리적인 자극을 전달하는 통로다. 피부를 이용한 정보 전달(혹은 촉감)은 표면 인식, 조작, 쓰다듬기, 꼬집기, 포옹, 몸싸움 등으로 종류가 다양하며, 피부가 덮은 모든 부분에서 느낄 수 있기에 풍부한 비언어적 감정 표현과 교류를 가능하게 한다. 그래서 촉각은 '한 인간이 세계를 탐구하는 첫 번째 수단'이라고도 한다.

연구진은 로봇 피부를 만들기 위해 생체모사 다층구조와 단층촬영법을 활용했다. 이 기술들은 인간 피부의 구조와 촉각수용기의 특징과 구성 방식을 모사해, 적은 수의 측정 요소만으로도 넓은 3차원 표면 영역에서 정적 압력(약 0~15Hz) 및 동적 진동 (약 15~500Hz)을 실시간으로 감지 및 국지화하는 것을 가능케 했다. 기존 터치스크린 기술은 해상도를 높일수록 필요한 측정점의 수가 증가하는 데 비해, 이번 기술은 넓은 수용영역을 갖는 측정 요소들을 겹치게 배치해 수십 개의 측정 요소만으로도 넓은 측정 영역을 달성할 수 있다.

연구진은 측정된 촉감 신호를 인공지능 신경망으로 처리했다. 이로 인해 누르기, 두드리기, 쓰다듬기 등 다양한 촉각 자극을 분류했다.

또한, 하이드로젤과 실리콘 등 부드러운 소재로 만들어 충격 흡수가 가능하고, 날카로운 물체에 의해 깊게 찢어지거나 베여도 피부의 구조와 기능을 손쉽게 회복했다.


[e-mail] 김만기 기자