외골격 로봇, 바이올리니스트 '협연 능력' 높인다

▲ 사이언스 로보틱스의 표지

로봇 기술이 음악 연주자들의 타이밍과 동작 조율 능력을 향상시킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

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29일 AP, 유로뉴스 등 매체 보도에 따르면, 이탈리아 우니베르시타 캠퍼스 바이오-메디코(Università Campus Bio-Medico) 연구팀은 전문 바이올리니스트들이 활을 쥔 팔에 경량의 외골격 로봇(exoskeleton)을 착용시키고 연주 실험을 진행했다.

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이 외골격 로봇은 연주자의 자연스러운 동작에 미세한 변화를 주는 햅틱(촉각) 피드백을 전달하며 연주자들의 움직임을 동기화했다. 실험 결과 연주자들 간에 타이밍과 동작 조율 측면에서 개선된 효과를 보인 것으로 나타났다.

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이번 연구는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 게재됐다. (논문 제목:Robot-mediated haptic feedback outperforms vision in violin duo coordination)

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실험은 네 가지 조건 아래 진행됐다. 서로 소리만 듣는 조건, 소리와 시각을 모두 활용하는 조건, 시각을 차단하고 외골격 로봇만 사용하는 조건, 모든 감각 피드백에 외골격까지 결합하는 조건이 각각 적용됐다. 적외선 카메라와 센서가 팔 각도, 어깨 위치, 활에 가하는 힘 등을 실시간으로 기록했다.

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외골격 로봇은 어깨와 팔꿈치의 움직임을 보조하도록 특별 설계됐으며, 한 연주자의 외골격이 기록한 동작이 상대방 외골격 로봇으로 전달되는 가상 연결 방식으로 작동했다. 두 연주자의 동작이 서로 달라질 경우, 외골격 로봇이 양방향으로 힘을 전달해 동작을 일치시켰다.

연구팀의 프란체스코 디 토마소(Francesco Di Tommaso) 연구원은 "시각 대신 햅틱 피드백을 활용했을 때 연주자들의 운동학적 조율과 음악적 일치도가 모두 향상됐다"며 "동작과 음악적 결과물 모두에서 더 나은 성과를 보였다"고 설명했다.

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일부 참가자들은 외골격 로봇에서 전해지는 힘에 불편함을 느꼈으나, 대부분은 그 힘의 출처가 상대 연주자라는 사실을 인식하지 못했다. 연구팀은 이 힘이 불편함에도 불구하고 실제 조율 향상에 효과적이었다고 밝혔다.

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연구팀은 이 기술의 활용 범위가 음악을 넘어설 수 있다고 전망했다. 생체공학자 도메니코 포르미카(Domenico Formica) 교수는 "같은 개념을 운동 재활 분야에 적용할 수 있다"며 "치료사와 환자, 또는 두 환자가 외골격 로봇을 통해 서로 힘을 주고받으며 회복 과정을 개선하는 방식이 가능하다"고 말했다.

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