나는 팔 하나 더 달린 사이보그···'멀티 태스킹' 거뜬히

사람에게 두 개의 팔 외에 또다른 팔이 있다면 좀더 편할 수도 있다. 일상생활에서 멀티 태스킹을 할 수 있을 것이다.

팔이 하나 더 있다면 어떤 변화를 경험하게 될까. 두 팔에 물건을 들고서 ‘My hands are full.(내손은 꽉 찼다)’이라는 말도 무색해질 것이다.

▲인도 힌두교의 신들은 팔을 여러 개 가지고 있는 것으로 묘사된다. 파괴의 신이자 이를 통한 재창조의 신으로 추앙받는 시바신도 4개의 팔을 가지고 있다. 춤추고 있는 시바의 두팔(손)은 율동을 하고 있지만 나머지 두 팔은 작은 북과 불을 들고 있다. 멀티태스킹이다. (사진=위키피디아)

일본 연구진이 사람의 팔에 인공팔을 추가함으로써 신체 능력 증강의 사례를 구현한 새로운 연구 성과를 공개했다고 테크익스플로어가 최근 전했다.

일본 산업기술총합연구소(産業技術総合研究所·AIST)와 동경대 연구원들이 개발한 것은 인간을 도와 다양한 물리적 임무를 수행하는 소형 로봇 증강팔인 ‘오그림(AugLimb)’이다. 이들은 이를 착용해 팔이 셋 달린 사이보그(사이버네틱+유기체)가 된 한 연구원의 일상 생활 속 모습 사례를 동영상으로도 소개했다.

출판에 앞서 아카이브(arXiv)에 사전 발표된 논문에서 연구진은 이 새로운 팔이 최대 25cm까지 확장될 수 있으며 사용자 주변의 다양한 물체를 집어들 수 있다고 밝혔다.

▲오른손으로 요리하면서 왼쪽으로 요리책을 볼 때 제3의 팔인 오그림은 숟가락에 조미료를 들고 있는 멀티 태스킹을 수행한다. (사진=딩)

이번 연구에 참여한 하오란 시에 연구원은 “우리는 정보와 로봇 접근법으로 인간의 능력을 향상시키려는 목표를 갖는 인간 증강 기술에 관심이 있다. 특히 인체의 육체적 증강(physical augmentation)에 초점을 맞추고 있다”고 말했다.

대부분의 기존 웨어러블 로봇 팔은 인간 사용자의 상체(팔 상부, 허리 또는 어깨 등)에 장착되도록 설계된다. 이러한 시스템 중 일부는 유망한 결과를 얻었지만, 일반적으로 부피가 큰 하드웨어를 기반으로 하며 착용하기에 불편할 수 있다.

시에는 “이전에 개발된 예비 로봇팔 장치는 대부분 무겁고 넓은 공간을 차지한다.대신 우리는 착용자의 일상 활동을 방해하지 않고 특히 장시간 사용할 수 있도록 작은 크기로 접을 수 있는 소형 로봇팔을 제안했다”고 밝혔다.

가볍고 착용감 좋아 어린이와 노인에게 적합

시에 연구원은 “오그림은 7자유도(7DOF)를 가지고 있으며 일반 3D 프린터와 모터를 사용해 손쉽게 제작할 수 있다. 오그림은 기존 로봇 팔에 비해 착용자의 경험을 크게 향상시킨 인간 중심적인 디자인을 가지고 있다. 따라서 누구나 ‘제3의 팔’을 통한 향상된 신체 기능의 이점을 얻으면서 동시에 이를 즐길 수 있다”고 설명했다.

▲일상 생활에 또하나의 일손이 돼 줄 컴팩트한 증강 로봇 팔인 오그림(AugLimb). 보통 때는 오므려져 있다가(왼쪽) 필요서 펼쳐 사용한다. (사진=딩)

시에와 그의 동료들이 개발한 로봇팔은 컴팩트할 뿐만 아니라 가볍고 착용감이 좋다. 이것은 또한 어린이와 노인을 포함하여 더 연약한 몸을 가진 사용자에게 적합하게 만든다.

그는 “우리 연구의 가장 주목할 만한 성과는 우리가 사용 중 멀리까지 도달할 수 있는 소형 로봇 팔을 개발할 수 있었다는 것이다. 우리는 오그림이 가까운 미래에 스마트워치만큼 인기를 끌 것이라고 믿는다. 어른부터 아이까지 누구나 하루 종일 편안하게 착용할 수 있기 때문이다”라고 자신감을 보였다.


오그림은 다른 로봇 팔과 달리 상당히 확장돼 인간의 평균 팔 길이보다 약 2.5배 더 길어질 수 있다. 게다가 매우 작아서 보관하기도 쉽다.

▲오그림을 오무린 모습(위)과 펼친 모습.(사진=하오란 시에)

의사, 건설 노동자, 전문가용 등으로 활용 기대

오그림은 기본적으로 ‘제3의 팔’ 역할을 하므로, 인간이 요리나 청소와 같은 상당한 양의 물체 조작을 포함하는 작업을 마쳐야 하는 상황에서 특히 유용할 수 있다.

▲7자유도(7DOF)를 갖는 증강팔이 펼쳐진 모습 구조도. (사진=하오란 시에)

연구원들은 또한 외과 수술을 하는 의사들, 건설 노동자들, 그리고 매일 수작업들을 완수해야 하는 다른 전문가들에 의해 사용될 수 있다고 믿고 있다.

▲증강팔인 오그림은 팔뚝의 2.5배 길이로 늘어나 제3의 팔 역할을 한다. 왼쪽 위부터 시계방향으로 오그림이 펼쳐지는 모습. (사진=딩)

시에와 그의 동료들이 개발한 로봇 팔은 아직 시제품 단계에 있다. 그러나 팀은 이를 지속적으로 테스트하고 기능을 개선해 점점 더 효과적이고 상업적으로 사용할 수 있도록 할 계획입니다. 예를 들어 오그림 시제품은 현재 인간 운영자가 수동으로 제어하고 있지만, 팀은 대체 솔루션을 탐색해 제어 메커니즘을 개선하고자 한다.

시에는 “우리는 향후 연구에서 근전도(EMG·근육의 전기적 활성 상태 검사법) 신호나 뇌파를 검지하는 뇌파검사(EEG)기술 같은 생물학적 정보로 오그림을 통제할 효과적 방법을 찾아내고 싶다. 우리는 또한 딥 러닝으로 이러한 신호들의 분석을 향상시킬 계획이다”라고 밝혔다.

▲신체 재활 치료에 활용되는 안마의자를 닮은 로봇 증강 팔. (사진=아르메오 파워)
▲착용자의 작업을 도와주는 기존의 로봇 증강팔. (사진=파나소닉)
▲뇌파검사(EEG) 캡을 쓴 피실험자가 뇌파 마인드 컨트롤로 독립된 인공팔을 제어해 자신에게 물을 제공하게 하는 모습(왼쪽)과 인공팔에 물통을 건네는 모습. (사진=히로시 이시구로 연구소/국제전기통신기초기술연구소·ATR)

아래 동영상은 AIST와 동경대가 개발한 오그림 활용 모습이다.


이재구 기자

jklee@tech42.co.kr
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