근전도신호를 이용한 로봇제어

최근 로봇과 사용자간의 인터페이스를 중요시 여기면서, 많은 외부 센서나 장비를 이용하여 들어온 신호를 바탕으로 로봇을 제어하는 경우가 많아졌다. 그 중 하나로 떠오르는 것이 생체신호를 이용한 로봇제어로써, 사용자의 생체신호를 기반으로 사람의 마음대로 로봇을 제어하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 대표적인 생체신호로는 뇌전도(EEG), 근전도(EMG), 심전도(ECG) 등이 있으며, 이들은 인간의 신체에 존재하는 뉴런을 기반으로 생성되는 신호들이다. 특히 사용자가 움직이는 모션을 그대로 따라하기 위함으로서, 근전도 신호가 가장 활발하게 사용되고 있으며, 이에 대해서 언급을 하고자 한다.

우선 근전도신호란 근육의 가장 작은 단위인 근섬유의 모터유닛을 기반으로 작동하게 된다. 모터유닛은 수축과 이완시 액션포텐셜을 가지고 오게 되는데, 이 액션포텐셜들의 합이 근전도가 되며 Ag-Cl전극을 통하여 신호를 수집한다. 수집한 신호는 이는 아래의 그림과 같은 출력을 가지게 된다.

2013-04-01 21.05.14                                                                       emgexampl

 

출력된 근전도 신호는 저주파통과필터와 RMS의 과정을 거쳐 사용을 하게 되며, 추후 제어의 목적에 따라 다르게 사용되는것이 일반적이다. 근전도신호를 이용한 제어로는 머신러닝을 통한 모션을 미리 파악하여 및 로봇에게 해당 명령이 수행되도록 하는 방법을 비롯하여, 근전도를 기반으로 사용자가 주고 있는 힘을 근간으로 로봇에게 힘을 매핑시키는 방법등 다양하게 존재한다. 현재 본 랩에서는 근전도 신호를 바탕으로 로봇에게 사용자가 주고 있는 힘을 전달하여 제어하는 방안을 연구중에 있다.

 

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