로봇산업 기술 중에서 생체신호 로봇기술의 기술동향
작성자 : nhk2050 분류 : 연구개발 | IT 작성일 : 2018.02.22 17:53:59 조회 : 935 키워드 : 4차산업혁명,로봇산업,생체신호로봇,기술동향,HRI
(질문배경)
생체신호인터페이스 기술은 인체로부터 측정할 수 있는 다양한 전기, 물리, 운동 등의 생리 및 신경 신호를 이용하여 휠체어, 로봇, 컴퓨터 등과 같은 일상 생활 기기의 조종, 조작, 상호작용 등을 용이하게 하여 인간의 삶의 질을 높이기 위한 수단을 이름. 생체신호인터페이스 기술은 휴먼 인터랙션이 필수적으로 요구되는 웰니스, 스마트헬스케어, 교육 및 엔터테인먼트 시장의 핵심 가치이므로 이 분야와 관련된 교육용 로봇, 엔터테인먼트용 로봇, 의료로봇 등에의 부가가치를 제고할 수 있게 됨.
(생체신호로봇기술의 국내외 시장 및 기술동향)
생체신호인터페이스는 휴먼 인터랙션 기능이 크게 요구되는 웰니스, 스마트헬스케어, 교육 및 엔터테인먼트 시장에서 중요한 핵심 가치로 대두되고 있음. 의료서비스 패러다임이 “치료중심에서 예방/관리중심으로” 변화함에 따라, 개인화된 Quantified Self 트렌드를 지향하는 웰니스 산업에서 생체신호를 활용한 휴먼 인터랙션 기술이 모바일 헬스기기, 웨어러블 디바이스 등 스마트 헬스케어 제품에 접목되어 시장의 영역을 확대하고 있음. 심박, 수분, 혈랍, 맥박, 호흡, 산소포화도 등 다양한 생리신호를 포함하는 애플사의 iWatch는 ‘건강 혁명’을 주도하는 제품으로 출시함. NeuroSky, OCZ, Emotive등의 기업에서 헤드셋 형태의 뇌파 인식용 생체신호 인터페이스 장치를 출시하여, ‘학습/훈련’ ‘재미’ ‘감성 모니터링’ 등을 목적으로 하는 헬스케어, 웰니스, 교육, 엔터테인먼트 서비스용 어플리케이션과 연동 서비스됨. 필립스가 개발한‘Vibe' 감성센싱 목걸이는 착용자의 생체신호를 읽어서 GSR기반 손목착용형 ’EmoBracelet'을 통하여 사용자 감성 측정함. 상지 근육의 움직임, EMG, 뇌파 등을 이용한 인공 팔이 개발되어 왔으며, 최근 DEKA Arm 등이 미국 FDA승인을 받아 시장 진입함. 재활로봇의 재활 효과를 높이기 위한 수단으로 환자 스스로 운동을 생성하고 조절할 수 있는 생체신호를 결합한 제품의 출시가 잇따름. 더 직관적이고 자연스러운 인터페이스 기술이 미래 HRI기술을 드라이빙하는 핵심 기술로 부각되고 있음. 이는 인간-로봇 간에 직접적인 접촉(coupling)이 있는 헬스케어, 의료로봇, 재활로봇 등에 적용이 필수적인 기술임. 이러한 “natural HRI” 기술을 구현하기 위해, 멀티모달 상호작용 기술이 요구되어, 생체신호인터페이스 기술의 HRI 접목 가능성과 시도가 점진적으로 확산되고 있음. 생체신호인터페이스기술은 HRI 관점에서 pHRI(물리적, physical HRI)와 cHRI(인지적, cognitive HRI)로 구분할 수 있고, pHRI는 기존 HRI 기술이 집중해 왔던 동작(motion), 시각(gaze, atention), 음성(voice), 촉각(haptic) 등의 말초신경계(PNS)의 외현적 생체신호(explicit biosignal) 인터페이스 기술이라 하겠음. 그러나, 이는 두뇌에서 일어나는 인간의 사고와 행동 기제로부터 발현되는 본질적인 인간-로봇 상호작용을 표현하는 데 한계가 있음. 따라서, 뇌신호(EEG, fNIRS, fMRI 등), 근전도(EMG) 등의 중추신경계(CNS)의 내재적 생체신호(implicit biosignal)을 HRI에 접목한 cHRI가 부각되고 있음. 뿐만 아니라, 헬스케어 제품 등에서 활용되는 생리센서(심박, 땀, 체온, 혈압 등) 기술의 급속한 발전에 힘입어, 이들 기술이 “natural HRI”에 이식되고 있음. 이와 같이 생체신호인터페이스 기술은 HRI 기술의 본질적인 요소이며, “pHRI에서 cHRI로” 그리고 다시 “pHRI와 cHRI의 융합으로” 기술 패러다임이 변모함에 따라, 서비스 로봇 시장뿐만 아니라 의료정보기기 시장(스마트 헬스케어 등) 및 감성 서비스(가전, 통신, 자동차 등) 산업 전반으로 적용이 가능한 기술로 각광받을 것으로 전망함. 휴먼 인터랙션을 위한 생체신호 기반의 HRI 기술의 확산함. ‘사람의 감정을 읽는 로봇’과 같이 휴먼 감성 인터랙션은 보다 자연스러운 HRI를 위해서는 꼭 필요한 기술적 요소로 부각되고 있음. ‘터치’라는 감성 인터페이스를 강조한 애플社의 성공을 계기로 제스쳐 인식(MS의 Kinect), 음성 인식(Aple의 Siri) 등의 새로운 방식의 사용자 인터페이스가 등장하고 있으며 뇌-컴퓨터 접속(Brain-Computer Interface: BCI)기술이 차세대 감성 인터페이스 방식으로 부상하고 있음. 생리신호 및 신경신호를 이용하여 사람의 감정 상태, 스트레스, 주의집중도, 심신안정도, 정신적 작업량 등의 정신적 상태를 측정하고, 이를 조절하는 데 도움이 되는 웨어러블 디바이스 개발에 Microsoft, Gogle, Aple, 삼성, LG 등을 중심으로 경쟁하고 있음. EU는 FP7: WEARHAP(Wearable Haptics for Humans and Robots)을 통해, 다양한 생리 및 신경신호를 이용하여 인간과 로봇간의 사회적 감성 인터랙션에 대한 연구를 지원하고 있음.
Tip
한국의 로봇산업기술이 도약하고 있다. 로봇산업기술중에서 생체신호로봇기술의 기술동향에 대해 알아 두자.
<참고자료>☞ 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료
www.icros.org/Upload/.../2015년도_로봇_세부분야별_R&BD보고서(배포)[2].pdf
<전문용어>
생체신호로봇기술, HRI(인간로봇인터페이스, human-robot interface)