근전도 신호를 이용한 수중로봇 운용자 피로도 측정기술 기초연구

Abstract

수중 환경에서의 로봇 원격 조종 시, 로봇 자세 및 움직임 등의 로봇 환경 정보의 부재와 원격 조종(Tele-operation)에 의한 괴리감으로 인하여 운용자의 작업효율 저하 및 작업사고의 가능성이 존재한다. 이를 방지하기 위해 가상물리운용시스템(Cyber Physical Operation System, CPOS)내 로봇 자세, 움직임 전달을 위한 모션 시트 설계 연구가 수행되고 있다. 하지만 이러한 모션 시트가 Visual Reality와의 동기화가 적절하게 이루어지지 않거나, 반복적인 움직임이 모션 시트에 적용되었을 시, 운용자의 움직임멀미(Motionsickness) 및 사이버 멀미(Cybersickness)가 유발할 가능성이 있으며, 장시간의 작업에 따른 운용자의 피로도가 누적될 수 도 있다. 본 연구에서는 근전도(surface Electromyography, sEMG)신호를 이용하여 이러한 운용자의 피로도 측정 및 이를 모션에 반영(Feedback) 하는 기초 연구를 수행하고자 하였다. 근전도 많은 근육 섬유로부터 나오는 전기적 신호를 사람의 피부 표면에서 측정한 값을 일컬으며, 측정자의 상태(Condition) , 환경, 피로도에 의해 근전도 신호의 형태(세기, 맵시, 주파수 등)가 변화한다. 특히 근육 피로가 증가함에 따라 근전도의 신호 세기가 약화되고, 반응속도가 감소되며, 필요한 특정근육이 아닌 전체적인 근육을 이용하게 된다. 운용자의 피로도와 근전도 신호 사이의 상관관계를 확인하기 위하여 Fig. 1과 같은 실험환경을 구성하였다. 실험은 근전도 센서를 그림과 같이 아래팔에 착용 후 운용자가 모르는 임의의 모션을 적용 시 시간에 따른 근전도 신호 변화를 측정 하였다. 이 때 운전자는 컨트롤러가 중앙을 유지토록 제어토록 하였다.