[광주=뉴시스]이창우 기자 = 사고나 질병 등으로 팔을 잃은 환자가 자신에게 맞는 인공 팔(의수)을 로봇으로 미리 체험하고 최적 설계를 선택할 수 있는 기술이 개발됐다.
광주과학기술원(GIST)은 AI융합학과 강지연 교수가 이끈 한·미 공동연구팀이 개인 맞춤형 상지 의수 설계를 지원하는 로봇 기반 체험 시스템 ‘I-PEDLE(Intelligent Prosthesis Emulator for Daily Living Enhancement)’를 개발했다고 24일 밝혔다.
연구에는 미시간대학교와 뉴욕주립대학교 버팔로 연구진이 참여했다.
이 시스템은 다양한 의수 손목 기능을 로봇으로 구현해 사용자가 일상 동작을 수행하도록 하고, 그 과정에서 수집한 움직임 데이터를 분석해 개인에게 적합한 의수 구성을 제안하는 것이 핵심이다.
고기능 의수 기술은 발전했으나 무게 부담과 복잡한 제어, 높은 비용 등으로 사용자 만족도는 여전히 낮다.
특히 능동적 손목 기능이 부족하면 어깨·팔꿈치를 과도하게 사용하는 보상 동작이 나타나 근골격계 통증으로 이어질 수 있다는 지적이 있었다.
연구팀은 케이블 구동 방식을 적용해 모터를 외부에 배치, 무게를 줄이면서 세 방향으로 움직이는 정밀 손목 기능을 구현했다.
건강한 참가자 실험에서는 특정 손목 기능 조합이 어깨를 과도하게 사용하는 보상 동작을 줄이는 효과가 확인됐다.
관절 움직임과 보상 패턴은 센서 데이터로 수집·분석해 정량적으로 비교했다.
이에 따라 감각과 경험에 의존하던 의수 선택 과정이 데이터 기반 의사결정 방식으로 전환될 것으로 기대된다.
강지연 교수는 “이번 연구는 의수 손목 설계를 사용자 중심 지표로 정량 평가할 수 있는 로봇 기반 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “향후 개인 맞춤형 의수 설계와 인간-로봇 상호작용 기반 재활 기술 발전에 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.
향후 실제 상지 절단 환자를 대상으로 검증하고, 사용자 반응을 실시간 반영하는 ‘휴먼-인-더-루프’ 기반 맞춤 설계 알고리즘으로 연구를 확장할 계획이다.
이번 연구는 미국 국립과학재단(NSF)과 과학기술정보통신부·한국연구재단 지원을 받아 수행했다. 결과는 국제학술지 IEEE 로보틱스 및 자동화 서한(IEEE Robotics and Automation Letters) 온라에 지난 13일 게재됐다.
기술이전 관련 협의는 GIST 기술사업화실로 문의하면 된다.
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