“로봇 감각을 인간 팔로 전달”···GIST, 차세대 햅틱 시스템 개발

김승준 광주과학기술원 교수 연구팀은 미국 MIT와 공동으로 원격 로봇과 인간을 물리적으로 연결하는 차세대 햅틱 피드백 시스템 ‘TelePulse’를 개발했다. [사진=광주과학기술원]

[이뉴스투데이 김진영 기자] 로봇이 받는 물리적 힘을 사람 팔에 실시간으로 전달하는 신개념 햅틱 시스템이 개발됐다. 김승준 광주과학기술원(GIST) 교수 연구팀은 미국 MIT와 공동으로 원격 로봇과 인간을 물리적으로 연결하는 차세대 햅틱 피드백 시스템 ‘텔레펄스(TelePulse)’를 개발했다고 9일 밝혔다.

이 기술은 가상현실(VR) 환경에서 사용자가 로봇의 움직임이나 외부 물리적 변화를 피부로 직접 느끼게 해 몰입감을 극대화한다. 시청각 제약이 있는 사용자에게도 새로운 인터페이스가 될 수 있다.

TelePulse는 사용자가 원격 로봇 팔을 조작할 때 로봇이 접촉한 힘을 전기 근육 자극(EMS) 기술로 팔 근육에 직접 전달한다. 별도 기계 장치 없이도 실제 근육이 수축하는 수준의 현실감 있는 촉각 피드백을 가능하게 한다.

기존 EMS 햅틱 시스템은 정해진 강도로 자극을 주는 데 그쳤지만, TelePulse는 사용자 신체 조건·자세·관절 위치 등을 실시간 분석해 최적의 자극 강도를 계산한다. 이를 위해 생체 역학 시뮬레이션 툴 ‘오픈심(OpenSim)’을 도입, 관절 토크 계산과 자극 조절을 정밀하게 수행했다.

실험에서는 구멍 뚫기와 연마 작업을 VR 환경에서 구현해 TelePulse의 효과를 검증했다. 사용자는 비사용자 대비 힘 조절 정확도가 평균 30% 향상됐고, 샌딩 작업에서는 평균 오차가 약 22% 줄었다. 참가자들의 몰입감 척도 점수는 평균 15% 이상 상승했다.

가볍고 착용이 간편한 TelePulse는 높은 이동성과 활용성을 제공해 원격 수술, 재난 구조, 우주 탐사 등 다양한 고난도 작업 환경에 적용이 기대된다. 정밀 제어가 가능한 EMS 기술 기반 인터페이스로서 인간·로봇 상호작용 몰입도와 정밀도를 동시에 높인 점도 주목된다.

김승준 GIST 교수는 “TelePulse는 로봇의 감각을 인간의 신체로 실시간 전달하는 기술로, 사람과 로봇이 ‘감각을 공유하는’ 시대의 서막”이라며 “정밀 작업, 훈련, 재활 등 다양한 분야에 유용하게 쓰일 것”이라고 말했다.

한편, 이 연구는 과기정통부·IITP·한국연구재단 및 GIST·MIT 공동연구사업 지원으로 진행됐다. 김승준 GIST 교수팀과 다니엘라 러스 MIT, 보이체흐 마투식 교수팀이 공동 참여했다.