뇌파 기반 드론 컨트롤을 위한 애플리케이션

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저자 : 이승윤, 강현석, 김소람, 김시온, 안민규

원문수록처 : VOL 47 NO. 22 PP. 1544 ~ 1546 (2020. 12)

 

주요내용

본 연구는 피험자가 선택하려는 자극에서 P300 신호가 나타나는 것을 이용하여 사용자가 원하는 자극과 원하지 않는 자극을 구분하고 그것을 통해 사용자가 제어하기 원하는 방향으로 드론을 움직일 수 있는 인터페이스를 제시한다. 본 연구에서는 각 피험자에게 적합한 뇌파 분석 인공 지능을 만드는 Training Session, 실제 드론을 조종하기 전 뇌파 분석 결과의 정확도를 확인하고 피험자 자신의 역량을 키울 수 있는 가상 드론 시뮬레이션 게임, 그리고 DJI사에서 만든 드론 Tello를 가상환경 상에서 출력되는 카메라 화면을 보고 조종할 수 있는 AR 프로그램을 제작하였으며 이를 통해 신체 움직임이 불편한 사람들이 세상과 소통할 수 있는 창구를 제시하고자 한다.

 

1. 뇌파 분석 인공 지능을 만드는 Training Session은 어떤 방식으로 이루어졌나요?

Training Session에서는 각 피험자에게 적합한 뇌파 분석 인공 지능을 만들기 위해 LDA 모델을 사용합니다. 피험자는 7가지 버튼 중 하나를 보라는 지시문이 주어지며, 각 버튼 별로 20번씩 자극이 주어집니다. 이 후, 측정된 뇌파를 0.1Hz ~ 30Hz bandpass filtering 한 후, 각 버튼 별로 자극이 주어진 시점으로부터 1초 동안의 뇌파 데이터를 Epoching 하여 20번의 Epoch을 모으고, 모아진 Epoch들을 20:1로 평균 내어 각 버튼 당 하나의 Epoch을 모델을 통해 판단합니다. 이 때, 각 버튼 별 Epoch에서 보여지는 뇌파가 학습된 Target 뇌파와 비슷한 정도를 가지고 피험자의 의사결정을 분석할 수 있습니다.

 

2. AR 프로그램을 통해 드론을 조종하는 방법은 어떻게 되나요?

AR 프로그램을 통해 드론을 조종하는 방법은 P300 기반 뇌-컴퓨터 인터페이스를 통해 도출해 낸 명령어를 Wifi로 연결된 드론에 전달하는 방식으로 구성되어 있습니다. 사용자는 가상의 스크린을 통해 드론에서 실시간으로 전송되는 영상을 볼 수 있으며, 스크린 앞에 시각 자극 패널이 나타나면 원하는 방향의 버튼을 보면서 뇌파를 기록합니다. 마지막으로 LDA 모델의 분석 결과가 나오면 이에 따라 드론을 약 0.5m 단위로 움직이거나 45도 단위로 회전하게 됩니다.

 

3. 이 기술이 미래적으로 어떤 분야에서 활용될 수 있을까요?

이 기술은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 활용하여 신체 움직임이 불편한 사람들이 세상과 소통할 수 있는 창구를 제공하는 것을 목적으로 하고 있습니다. 따라서, 이 기술은 장애인 보조기기 분야에서 활용될 수 있을 것으로 예상됩니다. 또한, 이 기술은 드론 조종 외에도 다른 기계 제어에도 접목시켜 마비 환자들이 경제적 활동도 할 수 있다는 가능성을 제시하고 있으며, 미래적으로는 의료 분야나 군사 분야에서도 활용될 수 있을 것으로 예상됩니다.

 

출처 : 전자정보연구정보센터

 

 

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뇌파 기반 드론 컨트롤을 위한 애플리케이션.pdf

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