[사이언스] 인간처럼 인지적 촉감 느끼는 ‘촉감 아바타’ 기술 개발

개인별 감성 복제 촉감 아바타 기술 실마리

특허뉴스 선우정 기자 | 기사입력 2021/02/19 [16:01]

[사이언스] 인간처럼 인지적 촉감 느끼는 ‘촉감 아바타’ 기술 개발

개인별 감성 복제 촉감 아바타 기술 실마리

특허뉴스 선우정 기자 | 입력 : 2021/02/19 [16:01]

▲ 촉감 아바타 시스템 개략도 / 개인별로 다른 촉감감성을 그대로 모사한 촉감 아바타 기술 : 개인별로 옷감 등에서 느끼는 감성과 인공 촉각센서에서 옷감에서 얻어진 물리적 데이터를 기반으로 기계학습을 수행하여 개인의 촉감 감성을 모방할 수 있는 아바타 시스템을 구현함. 아바타 시스템을 통해 다양한 재질의 옷감에서‘거칠다’와 ‘부드럽다’는 판단을 내렸을 때, 개인(마스터)별 취향과 동일한 결과를 획득 하였음. 그림설명 및 그림 출처 : DGIST, 장재은, 교수  © 특허뉴스

 

통증이나 촉감을 느낄 수 있는 의수나 로봇팔 연구가 활발한 가운데 다기능 촉각센서와 머신러닝 방식으로 사람마다 다른 인지적 촉각을 구현하는 아바타 기술이 소개됐다.

 

단순한 움직임을 위한 손의 물리적 촉각기능을 대신하는 것이 아니라 촉각 자극에 대한 감성적 인지까지 모사할 수 있는 가능성을 보여줌으로써 스마트폰이나 로봇이 사람처럼 인지적 감성을 구현하는데 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

 

한국연구재단은 장재은, 최지웅, 문제일 교수(대구경북과학기술원) 연구팀이 접촉한 물체의 표면정보를 읽어낼 수 있는 다기능 촉각센서를 구현하고, 이를 기계학습 기반 신호처리와 융합하여, 사용자 개인의 독특한 촉감 감성을 모사하여 해석할 수 있는 아바타 기술을 구현했다고 밝혔다.

 

같은 재질의 옷감에 대해 사람마다 거칠다, 부드럽다 등 인지적 촉각이 다를 수 있는데 사용자의 고유한 촉각감성을 학습하여 유사하게 구현하는 한편, 학습되지 않은 촉각자극에도 사용자의 인지적 촉감을 예측해 구현하는 것이다.

 

연구팀은 손마디 크기에 수 십 개의 센서를 배열, 물체의 거칠기, 온도와 단단함, 형태 등을 감지하도록 했다.

촉각센서가 옷감을 누르고 문질러서 옷감 표면의 물리적 특성을 파악하고 이를 기반으로 인공감성을 구현하여, 개인별로 다를 수 있는 촉감에 따른 감성을 90% 이상의 일치율로 구현했다.

 

피부에 가해지는 압력이나 진동을 모방해 자연스럽게 물체를 잡거나 움직이는 물리적인 모방에서 나아가 우리 뇌가 촉각자극으로 인한 전기화학적 신호를 감성적 신호로 변환하는 인지구조를 모방하고자 하였다.

 

40여개의 다양한 옷감에서, 개인마다 다른거칠다/부드럽다라는 감성의 정도차이를 학습한 아바타 시스템은 새로운 옷감에 대해서도 특정한 학습대상의 감성과 거의 일치하는 결과를 얻을 수 있었다.

 

기계학습에서 기존에 학습된 사항에 대한 판단의 정확도는 매우 높아지고 있으나, 학습되지 않은 내용을 판단하는 정확도를 높이는 것은 큰 도전이다.

연구팀은 이번 연구에서 학습되지 않은 물체에 대해서도 촉감 아바타가 사용자와 거의 유사한 감성판단을 내리는 의미 있는 결과를 얻었다고 설명했다.

 

이번 연구의 성과는 국제학술지어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’28(온라인판) 게재되었다.

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