이동 중에도 제스처로 기계와 로봇을 제어하는 새로운 웨어러블

모션 디자인 인사이더

천 팔밴드에 부착된 웨어러블 시스템. (이미지: 연구진)

캘리포니아 대학교 샌디에이고 엔지니어들이 일상적인 제스처로 기계를 제어할 수 있는 차세대 웨어러블 시스템을 개발했습니다 — 달리기 중에도, 차 안에서도, 거친 파도 위에서도 가능합니다.

이 시스템은 2025년 11월 17일자 Nature Sensors에 설명되어 있으며, 신축성 전자공학과 인공지능을 결합하여 웨어러블 기술의 오랜 과제인 실제 환경에서 제스처 신호의 신뢰할 수 있는 인식을 극복했습니다.

제스처 센서가 있는 웨어러블 기술은 사용자가 가만히 앉아 있을 때 잘 작동하지만, 과도한 모션 노이즈 하에서는 신호가 무너지기 시작한다고 연구 공동 제1저자인 샌디에이고 UC 제이콥스 공과대학 아이소 유펑 리 화학 및 나노 공학과 박사후 연구원 샹준 첸은 설명했습니다. 이는 일상생활에서의 실용성을 제한합니다. "우리 시스템은 이 한계를 극복합니다."라고 첸은 말했습니다. "AI를 통합하여 실시간으로 노이즈가 많은 센서 데이터를 정제함으로써, 이 기술은 고도로 동적인 환경에서도 일상적인 제스처로 기계를 신뢰성 있게 제어할 수 있게 합니다."

이 기술은 재활 환자나 운동 능력이 제한된 개인들이 세밀한 운동 기술에 의존하지 않고 자연스러운 제스처로 로봇 보조기구를 제어할 수 있게 할 수 있습니다. 산업 근로자와 최초 대응자들은 고동작 또는 위험한 환경에서 도구와 로봇을 핸즈프리로 제어하는 데 이 기술을 잠재적으로 사용할 수 있습니다. 다이버와 원격 조작자들도 난류 조건에서도 수중 로봇을 명령할 수 있게 할 수 있습니다. 소비자 기기에서는 이 시스템이 일상적인 환경에서 제스처 기반 제어를 더 신뢰할 수 있게 만들 수 있습니다.

이 연구는 UC 샌디에이고 제이콥스 공과대학 아이소 유펑 리 화학 및 나노 공학과의 셩 슈와 조셉 왕 교수 연구실 간의 협업이었습니다.

연구진의 지식으로는, 이는 다양한 모션 방해 환경에서 신뢰성 있게 작동하는 최초의 웨어러블 인간-기계 인터페이스입니다. 결과적으로 사람들이 실제로 움직이는 방식과 함께 작동할 수 있습니다.

이 장치는 천 팔밴드에 접착된 부드러운 전자 패치입니다. 모션 및 근육 센서, 블루투스 마이크로컨트롤러, 신축성 배터리를 컴팩트한 다층 시스템에 통합했습니다. 시스템은 달리기와 흔들림부터 해양 파도 움직임까지 실제 제스처와 조건의 복합 데이터셋으로 훈련되었습니다. 팔에서 신호가 포착되어 맞춤형 딥러닝 프레임워크에 의해 처리되며, 간섭을 제거하고 제스처를 해석하여 로봇 팔과 같은 기계를 실시간으로 제어하는 명령을 전송합니다.

시스템은 여러 동적 조건에서 테스트되었습니다. 피험자는 달리기 중, 고주파 진동 노출, 방해 조합 하에서 장치를 사용하여 로봇 팔을 제어했습니다. 또한 UC 샌디에이고 스크립스 해양학 연구소의 스크립스 해양-대기 연구 시뮬레이터를 사용하여 실험실 생성 및 실제 해상 모션을 재현한 시뮬레이션 해양 조건에서도 검증되었습니다. 모든 경우에 시스템은 정확하고 낮은 지연 시간의 성능을 제공했습니다.

원래 이 프로젝트는 군 다이버가 수중 로봇을 제어하는 것을 돕는 아이디어에서 영감을 받았습니다. 하지만 팀은 곧 모션 간섭이 수중 환경만의 고유한 문제가 아님을 깨달았습니다. 이는 웨어러블 기술 분야 전반의 공통 과제로, 일상생활에서 이러한 시스템의 성능을 오랫동안 제한해 왔습니다.

"이 작업은 웨어러블 센서의 노이즈 내성에 대한 새로운 방법을 확립합니다."라고 첸은 말했습니다. "복잡한 환경과 개별 사용자로부터 학습할 수 있을 뿐만 아니라 신축성과 무선 기능을 갖춘 차세대 웨어러블 시스템의 길을 열어줍니다."

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