고급 손목 장착형 피부 센서, 손가락 움직임을 실시간 3D 가상 손으로 변환

거리에서 인간 동작을 포착할 수 있는 구동형 단일 변형 전자 피부 센서가 개발되었습니다. 손목에 배치된 변형 센서는 빠른 상황 학습(RSL)으로 강화된 심층 신경망을 통해 가상 3D 손이 원래 동작을 반영하며 실시간으로 복잡한 다섯 손가락 동작을 디코딩합니다. 이는 피부 표면에서의 위치에 관계없이 안정적인 작동을 보장합니다.

기존 접근법은 대상 영역의 전체 곡면 표면을 덮는 다중 센서 네트워크를 필요로 합니다. 기존 웨이퍼 기반 제작과 달리 이 레이저 제작은 동작 추적을 위한 새로운 감지 패러다임을 제공합니다. 측정 시스템은 레이저 기술을 사용하여 금속 나노입자 필름에 균열을 생성함으로써 여러 손가락 움직임에 해당하는 신호를 추출합니다. 센서 패치는 사용자의 손목에 부착되어 손가락 움직임을 감지합니다.

이 연구의 개념은 모든 관절과 근육에 센서를 부착하는 것보다 단일 영역을 정확히 짚는 것이 움직임을 식별하는 데 더 효율적이라는 아이디어에서 시작되었습니다. 이 표적 전략을 작동시키려면 모든 신호가 수렴하는 지점에서 서로 다른 영역의 신호를 정확하게 포착하고 수렴된 신호에 얽힌 정보를 분리해야 합니다. 사용자의 사용성과 이동성을 극대화하기 위해 연구팀은 단일 채널 센서를 사용하여 복잡한 손 움직임에 해당하는 신호를 생성했습니다.

RSL 시스템은 손목의 임의 부분에서 데이터를 수집하고 가상 3D 손이 원래 동작을 반영하는 실시간 시연으로 모델을 자동 훈련합니다. 센서 감도를 높이기 위해 연구자들은 레이저 유도 나노스케일 균열을 사용했습니다.

이 감각 시스템은 작은 감각 네트워크로 전신 동작을 추적하고 인간 동작의 간접 원격 측정을 용이하게 하여 착용형 VR/AR 시스템에 적용 가능합니다. 연구팀은 센서 신호 패턴을 시간적 센서 행동을 캡슐화하는 잠재 공간으로 분석한 다음 잠재 벡터를 손가락 동작 메트릭 공간에 매핑했습니다.

이 시스템은 다른 신체 부위로 확장 가능합니다. 예를 들어 골반에서 보행 동작을 추출할 수 있습니다. 이 기술은 건강 모니터링, 동작 추적, 소프트 로봇공학 분야에서 활용될 것으로 기대됩니다.