한국과학기술원(총장 신성철)은 공경철 기계공학과 교수가 나동욱 연세대 의과대학 교수와 공동 개발한 웨어러블 로봇 '워크온슈트 4'와 '사이배슬론 2020' 대회에 출전할 선수를 15일 공개했다.
'워크온슈트 4'는 두 다리를 감싸는 외골격형 로봇이다. 모터의 힘을 활용해 하반신을 전혀 사용하지 못하는 장애인의 움직임을 보조한다.
기본적 동작 뿐 아니라 계단·오르막·내리막·옆경사·문 열기 등 일상생활에서 자주 접할 수 있는 장애물을 극복할 수 있도록 제작했다. 기존 하반신 장애인용 웨어러블 로봇은 장시간 사용하기 어렵다는 한계가 있었다. 로봇을 착용하고 움직이기 위해서는 수십㎏에 이르는 무게를 감당해야 했기 때문이다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 위해 인체가 이루는 자연스러운 균형을 모사, 로봇의 무게중심을 설계하는 기술을 고안했다. 사용자 신체 부위별 밀착되는 착용부를 만든 후 로봇 관절의 기준 위치를 조절, 무게중심을 맞췄다.
착용자의 긴장 정도나 지면 상태와 같은 외부 요인을 관측·제어하는 기술도 더했다. 로봇이 제공해야 하는 보조력은 사용하는 환경에 따라 크게 달라지는데, 이번에 개발한 로봇은 착용자의 걸음을 30보 이내로 분석, 가장 적합한 보행패턴을 찾아 제공한다.
이를 통해 하반신 마비 장애인들이 로봇을 착용하면 장시간 걷거나 설 수 있고, 연속보행시 1분당 40ｍ 이상 걸을 수 있게 됐다. 이 결과는 세계적으로 보고된 하반신 완전 마비 장애인의 보행 기록 중 가장 빠른 속도라고 연구팀은 설명했다.
개발 로봇은 지난 2월 선발전을 통해 국가대표로 선정된 김병욱·이주현씨가 착용하고 올해 열리는 사이배슬론 2020에 출전할 예정이다. 대회에서는 앉고 서서 물컵 정리하기·지그재그 장애물 통과·험지 보행·옆경사 보행 등 미션을 수행한다. 두 선수는 개별 특성에 맞춘 로봇 최적화를 통해 6개 미션을 5분대에 통과할 정도로 기록이 향상됐다.
공경철 교수는 “지난 대회 이후 4년 동안 모든 연구원과 협력 기관들이 하나가 돼 수준 높은 기술을 개발할 수 있었고 선수들과도 큰 어려움 없이 훈련했다■면서 ”다가올 국제대회는 워크온슈트 4의 기술적 우월성을 전 세계에 증명하는 중요한 무대가 될 것■이라고 말했다.
충청=강우성기자 kws9240@etnews.com