이것이 메타버스 인터페이스…"소리 듣는 인공피부로 로봇 조종"

국내 연구진이 소리와 촉각을 모두 느끼는 인공피부를 만들었다. 로봇이 인공피부를 통해 물질 촉감을 구별하며, 소리를 인식해 명령을 수행하는 기술이다.

UNIST(총장 이용훈)는 고현협 에너지화학공학과 교수와 김재준 전기전자공학과 교수 연구팀이 사람 동작과 촉감, 소리 등을 모두 인식해 기계에 전달하는 사람-기계 인터페이스를 개발했다고 27일 밝혔다.

버튼이나 키보드를 누르는 대신 정보를 직관적으로 기계에 전달하는 방식의 사람-기계 인터페이스이다. 센서가 얇고 다양한 표면에 부착할 수 있어 가상현실(VR) 및 증강현실(AR), 사물인터넷(IoT) 기술에 활용이 기대된다.

소리듣는 인공피부 센서 기반 조종 기술의 특징과 응용 분야 (자료=UNIST)

연구팀은 귀의 달팽이관 구조를 모방해 인공피부 센서를 개발했다. 달팽이관 기저막은 부위별로 두께와 너비, 단단함 정도가 달라 소리를 주파수별로 구분해 받아들 수 있다. 센서의 이러한 특성 덕분에 사람의 동작처럼 느리게 반복되는 저주파 신호뿐만 아니라 빠르게 진동하는 소리, 촉감 같은 고주파 신호도 낮은 신호 대 잡음비로 기계에 모두 전달할 수 있다.

연구팀은 이 센서를 활용한 아바타 로봇 손 제어 기술, 스마트 햅틱 장갑 등 응용 기술을 선보였다. 소리로 아바타 로봇 손을 조종하는 시연에서는 주파수를 바꿔 로봇 손의 손동작을 조종할 수 있었다. 또 사용자가 스마트 햅틱 장갑을 끼고 움직이면, 블루투스로 연결된 아바타 로봇 손이 사용자의 손 움직임을 그대로 따라 했다. 유리·종이·실크 등 8가지 다른 물질의 질감도 93% 정확도로 인식했다.

이 센서는 달팽이관 기저막처럼 두께·다공성·면적 등이 다른 단위 마찰 전기 센서 여러 개가 연속적으로 붙어 있는 형태다. 또 센서 내부 구조를 특수하게 설계해 기존 평면 형태 센서보다 압력 민감도가 최대 8배 향상됐다. 인식 주파수 대역폭도 45~9천㎐로 사람의 심전도 신호와 근전도 신호, 심음도 신호, 목소리 등 생체 신호를 모두 인식할 수 있다.