UCSD 엔지니어들이 제스처 제어를 위한 AI 웨어러블을 개발

(퍼플렉시티가 정리한 기사)

캘리포니아 대학교 샌디에이고의 엔지니어들은 사람들이 일상적인 손짓으로 로봇과 기계를 제어할 수 있게 해주는 웨어러블 장치를 개발했습니다. 이 장치는 달리기를 하거나, 차량을 타거나, 거친 바다 물결을 헤치며 이동하는 등 기존의 인간-기계 인터페이스 기술이 오랫동안 극복하지 못했던 문제를 해결합니다.

이 시스템은 11월 17일 Nature Sensors에 발표되었으며, 신축성 있는 전자 장치와 인공지능을 결합하여 움직임 잡음을 실시간으로 필터링함으로써 전통적인 웨어러블 장치들이 실패하는 매우 역동적인 환경에서도 안정적으로 제스처 인식을 가능하게 합니다. 연구진의 지식에 따르면, 다양한 움직임 방해 환경에서 신뢰성 있게 작동하는 최초의 웨어러블 인간-기계 인터페이스입니다.​

움직임의 장벽을 돌파하다

제스처 센서가 탑재된 웨어러블 기술은 사용자가 정지해 있을 때는 적절하게 작동하지만, 과도한 움직임 소음이 발생하면 신호가 저하된다고 UC 샌디에이고의 제이콥스 공대 아이이소 유펑 리 가족 화학 및 나노공학과에 재직 중인 박사후 연구원 겸 공동 제1저자인 샹쥔 첸이 설명했다. 첸은 "AI를 통합해 실시간으로 센서 데이터의 노이즈를 깨끗하게 처리함으로써, 이 기술은 매우 역동적인 환경에서도 일상적인 제스처로 신뢰성 있게 기계들을 제어할 수 있게 한다"고 말했다.​

이 장치는 천으로 된 팔 밴드에 부착되는 부드러운 전자 패치로, 모션 및 근육 센서, 블루투스 마이크로컨트롤러, 신축성 있는 배터리를 컴팩트하고 다층 시스템으로 통합했다. 맞춤형 딥러닝 프레임워크는 간섭을 제거하고 제스처를 해석해 로봇 팔 등의 기계를 실시간으로 제어하는 명령을 전송한다.​

연구진은 피실험자가 달리는 동안, 고주파 진동에 노출된 경우, 그리고 UC 샌디에이고의 스크립스 해양-대기 연구 시뮬레이터에서 모의된 바다환경 등 다양한 조건에서 시스템을 시험했다. 이 시뮬레이터는 실험실에서 생성된 것뿐 아니라 실제 바다의 움직임까지 재현할 수 있다. 120피트 길이의 시설은 열대에서 극지 환경까지 해양 표면 조건을 복제할 수 있다.​​

광범위한 적용 분야

이 기술은 재활 중인 환자나 움직임이 제한된 사람들이 미세한 손동작에 의존하지 않고 자연스러운 제스처로 로봇 보조기기를 제어할 수 있게 해줍니다. 산업 현장의 작업자나 긴급 구조대원들도 고속 움직임이나 위험한 환경에서 도구와 로봇을 핸즈프리로 제어하는 데 잠재적으로 사용할 수 있습니다. 원래는 군 다이버가 수중 로봇을 제어하는 데 도움을 주기 위해 영감을 얻었으나, 연구진은 동작 간섭이 거의 모든 웨어러블 기술에 영향을 미쳐 일상생활 속 성능을 제한한다는 사실을 깨달았습니다.​

이 연구는 UC 샌디에이고의 셩 쉬(Sheng Xu)와 조셉 왕(Joseph Wang) 교수의 협업으로, 미국 방위고등연구계획국(DARPA)의 지원을 받았습니다. 공동 제1저자로는 UC 샌디에이고 연구원인 시앙쥔 첸(Xiangjun Chen), 즈위안 루(Zhiyuan Lou), 샤오샹 가오(Xiaoxiang Gao), 루 인(Lu Yin)이 참여했습니다.​

“이번 연구는 웨어러블 센서에서 잡음 내성의 새로운 방법을 확립했습니다.”라고 첸은 말했습니다. “이 연구는 신축성과 무선성뿐만 아니라 복잡한 환경과 각 사용자로부터 학습할 수 있는 차세대 웨어러블 시스템의 길을 엽니다.”