Swiss scientists demonstrate mind-controlled robot

By 윤민식
  • Published : Apr 25, 2012 - 09:43
  • Updated : Apr 26, 2012 - 09:12

Swiss scientists have demonstrated how a partially paralyzed person can control a robot by thought alone, a step they hope will one day allow immobile people to interact with their surroundings through so-called avatars.

Similar experiments have taken place in the United States and Germany, but they involved either able-bodied patients or invasive brain implants.

On Tuesday, a team at Switzerland's Federal Institute of Technology in Lausanne used only a simple head cap to record the brain signals of Mark-Andre Duc, who was at a hospital in the southern Swiss town of Sion 100 kilometers away.

Duc's thoughts -- or rather, the electrical signals emitted by his brain when he imagined lifting his paralyzed fingers -- were decoded almost instantly by a laptop at the hospital. The resulting instructions -- left or right -- were then transmitted to a foot-tall robot scooting around the Lausanne lab.

Duc lost control of his legs and fingers in a fall and is now considered partially quadriplegic. He said controlling the robot wasn't hard on a good day.

“But when I'm in pain it becomes more difficult,” he told the Associated Press through a video link screen on a second laptop attached to the robot.

Background noise caused by pain or even a wandering mind has emerged as a major challenge in the research of so-called brain-computer interfaces since they first began to be tested on humans more than a decade ago, said Jose Millan, who led the Swiss team.

While the human brain is perfectly capable of performing several tasks at once, a paralyzed person would have to focus the entire time they are directing the device.

“Sooner or later your attention will drop and this will degrade the signal,” Millan said.

To get around this problem, his team decided to program the computer that decodes the signal so that it works in a similar way to the brain's subconscious. Once a command such as 'walk forward' has been sent, the computer will execute it until it receives a command to stop or the robot encounters an obstacle.

The robot itself is an advance on a previous project that let patients control an electric wheelchair. By using a robot complete with a camera and screen, users can extend their virtual presence to places that are arduous to reach with a wheelchair, such as an art gallery or a wedding abroad.

Rajesh Rao, an associate professor at the University of Washington, Seattle, who has tested similar systems with able-bodied subjects, said the Lausanne team's research appeared to mark an advance in the field.

“Especially if the system can be used by the paraplegic person outside the laboratory,” he said in an email.

Millan said that although the device has already been tested at patients' homes, it isn't as easy to use as some commercially available gadgets that employ brain signals to control simple toys, such Mattel's popular MindFlex headset.

“But this will come in a matter of years,” Millan said. (AFP)


<관련 한글 기사>

아바타 현실화? 생각만으로 로봇 조종

별도의 조작 없이 생각만으로 움직일 수 있는 로봇이 개발되었다.

AP통신 보도에 따르면 스위스 로잔 공과대학의 연구진이 사지가 마비된 사람의 뇌가 방출하는 신호를 해독해 원거리에 있는 로봇을 움직일 수 있는 기술을 개발했다고 한다.

이에 따라 움직일 수 없는 사람들이 소위 말하는 ‘아바타’를 통해 주변 환경과 상호작용할 수 있는 가능성이 열리게 되었다.

연구진은 24일 (현지시간) 두 다리와 손가락이 마비된 마크-안드레 두크가 로잔 연구소에서 보내는 뇌 신호를 100킬로미터 떨어진 지온에 있는 병원에 전송하도록 했다.

두크가 그의 마비된 손가락을 움직이는 상상을 하자, 뇌 신호가 지온 병원에 있는 컴퓨터로 전송되었고, 즉각적으로 이를 해독한 컴퓨터가 지시사항 – 왼쪽, 또는 오른쪽으로 움직이라는 – 을 연구소로 다시 보냈고 연구소에 있는 30cm 크기의 로봇은 이 지시사항을 받아 움직였다.

두크는 컨디션이 좋을 때는 이 로봇을 조종하는 것이 쉽지만, 고통이 심할 때는 어렵다고 밝혔다.

고통이나 잡다한 생각으로 인해 생기는 뇌 신호가 이런 식의 두뇌-컴퓨터 인터페이스 (생물의 두뇌와 컴퓨터를 연결해서 쌍방향 통신을 가능하게 하는 것)의 운영을 어렵게 하기 때문이라고 연구를 주도한 호세 밀란은 설명했다.

인간의 두뇌는 여러 종류의 일을 동시에 하는 것이 가능하지만, 두뇌와 연결된 컴퓨터를 조종하는 사람은 한 가지 일 – 팔을 움직이는 등 –에만 집중해야 한다.

이 점을 해결하기 위해 밀란의 팀은 컴퓨터가 마치 뇌의 잠재의식과 같은 식으로 작동하도록 뇌 신호를 해독하게 만들었다. ‘앞으로 걸어’와 같은 지시사항이 내려지면 로봇은 멈추라는 지시를 받거나 장애물을 만날 때까지 계속 걷게 된다.

이 로봇은 지금까지 있었던 두뇌-컴퓨터 연결 관련 연구의 연장선인데, 카메라와 스크린을 완비한 로봇을 통해서 이용자는 직접 갈 수 없는 곳에까지 ‘가상의’ 이동이 가능하기 때문이다. (코리아헤럴드)