새로운 웨어러블을 사용하면 이동 중에도 간단한 동작으로 기계와 로봇을 제어할 수 있습니다

모션 디자인 내부자

천 완장에 접착된 웨어러블 시스템. (이미지 :연구원)

캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스의 엔지니어들은 사람들이 달리거나 차를 타거나 거센 파도 위에 떠 있는 동안에도 일상적인 동작을 사용하여 기계를 제어할 수 있는 차세대 웨어러블 시스템을 개발했습니다.

Nature Sensors 2025년 11월 17일호에 설명된 시스템 , 신축성 있는 전자 장치와 인공 지능을 결합하여 웨어러블 기술의 오랜 과제인 실제 환경에서 동작 신호를 안정적으로 인식하는 문제를 극복했습니다.

제스처 센서가 장착된 웨어러블 기술은 사용자가 가만히 앉아 있을 때는 잘 작동하지만 과도한 동작 소음으로 인해 신호가 깨지기 시작한다고 UC 샌디에고 제이콥스 공과대학의 Aiiso Yufeng Li 가족 화학 및 나노 공학과의 박사후 연구원인 연구 공동 제1저자 Xiangjun Chen이 설명했습니다. 이로 인해 일상 생활에서의 실용성이 제한됩니다. Chen은 “우리 시스템은 이러한 한계를 극복했습니다. "AI를 통합하여 시끄러운 센서 데이터를 실시간으로 정리함으로써 이 기술을 사용하면 매우 역동적인 환경에서도 일상적인 동작으로 기계를 안정적으로 제어할 수 있습니다."

이 기술을 사용하면 재활 환자나 이동성이 제한된 개인이 미세한 운동 기술에 의존하지 않고 자연스러운 제스처를 사용하여 로봇 보조 장치를 제어할 수 있습니다. 산업 근로자와 최초 대응자는 움직임이 많거나 위험한 환경에서 도구와 로봇을 핸즈프리로 제어하는 ​​기술을 잠재적으로 사용할 수 있습니다. 다이버와 원격 운영자가 난류 조건에도 불구하고 수중 로봇을 명령할 수도 있습니다. 소비자 기기에서 시스템은 일상적인 환경에서 동작 기반 제어를 더욱 안정적으로 만들 수 있습니다.

이 작업은 UC 샌디에고 제이콥스 공과대학 화학 및 나노공학과 Aiiso Yufeng Li 가문의 교수인 Sheng Xu와 Joseph Wang 연구실의 공동 작업이었습니다.

연구원들이 아는 바에 따르면 이는 광범위한 모션 장애에 걸쳐 안정적으로 작동하는 최초의 웨어러블 인간-기계 인터페이스입니다. 결과적으로 사람들이 실제로 움직이는 방식에 맞춰 작동할 수 있습니다.

이 장치는 천 완장에 접착되는 부드러운 전자 패치입니다. 동작 및 근육 센서, Bluetooth 마이크로컨트롤러, 신축성 있는 배터리를 소형 다층 시스템에 통합합니다. 이 시스템은 달리고 흔들리는 것부터 파도의 움직임까지 실제 동작과 조건이 포함된 복합 데이터 세트를 통해 훈련되었습니다. 팔에서 나오는 신호는 간섭을 제거하고 제스처를 해석하며 로봇 팔과 같은 기계를 제어하기 위한 명령을 실시간으로 전송하는 맞춤형 딥 러닝 프레임워크에 의해 캡처 및 처리됩니다.

시스템은 여러 동적 조건에서 테스트되었습니다. 피험자들은 달리는 동안, 고주파 진동에 노출되는 동안, 그리고 다양한 교란 하에서 로봇 팔을 제어하기 위해 이 장치를 사용했습니다. 이 장치는 또한 실험실에서 생성된 바다 움직임과 실제 바다 움직임을 모두 재현한 UC San Diego의 Scripps 해양학 연구소의 Scripps 해양 대기 연구 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션된 해양 조건에서 검증되었습니다. 모든 경우에 시스템은 정확하고 지연 시간이 짧은 성능을 제공했습니다.

원래 이 프로젝트는 군 다이버가 수중 로봇을 제어하도록 돕는 아이디어에서 영감을 받았습니다. 그러나 팀은 움직임으로 인한 간섭이 수중 환경에만 국한된 문제가 아니라는 것을 곧 깨달았습니다. 이는 웨어러블 기술 분야 전반에 걸쳐 공통된 과제로, 오랫동안 일상 생활에서 이러한 시스템의 성능을 제한해 왔습니다.

Chen은 “이 연구는 웨어러블 센서의 잡음 내성에 대한 새로운 방법을 확립했습니다.”라고 말했습니다. “신축성이 뛰어나고 무선일 뿐만 아니라 복잡한 환경과 개별 사용자로부터 학습할 수 있는 차세대 웨어러블 시스템을 위한 길을 열어줍니다.”

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