| 생체모방 로봇손용 웨어러블 휴대용 실시간 제어 핸드제스처인식 시스템 개발 | ||
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  하얼빈(哈爾濱)공업대학교 기기과학공학대학 기기과학기술학과 전자기측정기술지능제어연구소 쑨진웨이(孫金瑋) 연구팀이 완성한 "생체모방 로봇손용 웨어러블 휴대용 실시간 제어 핸드제스처인식 시스템" 프로젝트 성과가 "Physik Journal"에 온라인으로 게재됨과 아울러 영국왕립물리학회 학술지 플랫폼 과학데이터베이스에 수록되었다. 생체모방 로봇손을 실시간 제어하기 위해 연구팀은 모드 인식 알고리즘 기반 웨어러블 핸드제스처인식 시스템을 구축하였다. 연구를 통해 신호 수집 및 절차별 처리 정확성을 향상시켰고 또한 근전도 신호 분석 메커니즘 및 특성을 통해 인식 필요 제스처, 근육 영역, 전극 수효 및 설치 위치를 확정하였다. 뿐만 아니라 수집설비를 자체적으로 개발해 전완(Forearm) 근전도 신호 포획에 사용함과 동시에 잡음을 제거하였고 포획 데이터에 대한 단계적 분석, 특성 추출 및 제스처 분류를 완성하였다. 연구팀은 실제 제품의 보급성을 더한층 탐구하여 최종적으로 이산소자(discrete component)를 통합시킨 완전한 설비를 구축하고 그 중에 다수 알고리즘을 융합시켰다. 수집된 근전도 신호는 무선랜을 거쳐 컴퓨터에 전송되며 간섭 제거 후 스몰윈도우(small window)로 나뉘어 하나하나 처리된다. 이렇게 구체적 제스처 관련 특성을 추출하여 인식한 다음 로봇손을 조종하여 일치한 동작을 하게 한다. 3일간 반복된 실험에서 동일 실험참가자 제스처 인식률은 일수가 증가함에 따라 점차적으로 향상되었다. 이번 과제에서 연구팀은 근전도 신호에 대한 윈도우 분할 처리, 유효 제스처 특성 고착(Lock-in), 제스처 인식 정확률을 보장하는 기초에서 시스템 응답시간을 줄인 효율 향상 등 혁신을 달성하였다. 아울러 첨단 칩, 전지 등 하드웨어를 사용해 설비 소형화, 저전력소비 및 휴대화를 구현하였고 설비 기능을 증가하였으며 다양한 실험단계 데이터 저장이 가능하다. 그리고 임의적 차이를 고려하여 실험참가자별 다회 실험을 수행함으로써 관련 설비 실제응용의 안정성 및 신뢰성을 담보하였다. 상기 웨어러블 휴대용 실시간 제어 핸드제스터인식 시스템은 환자 재활, 일상생활 및 대인 커뮤니케이션 등에 교량을 제공해 장애로 인한 자비심 및 좌절감을 경감시키고 차별을 없애는 동시에 신체기능을 재구축해 자유로운 동작 표현을 가능하게 하여 사회로의 복귀를 도울 전망이다. 한편 산업 로봇손 다기능 조작 및 보조로봇 훈련동작 다양성에 새로운 아이디어를 제공하였다. 향후 연구팀은 인식 대상의 제스처를 더한층 풍부화하고 제스처 인식 정확률을 증강시키는 등 환자가 손부위 동작을 자기 뜻대로 할 수 있게 담보할 계획으로써 사지결손으로 인한 운동 제한의 어려움이 해결될 전망이다. 아울러 산업 로봇손, 로봇팔, 보조로봇, 외골격 등에 응용해 제품의 다양성 및 보급성을 더한층 강화할 예정이다. 정보출처 : http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2020-07/19/content_974620.shtml |
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