카이스트 연구진이 하반신 완전마비 장애인을 위해 개발한 웨어러블 로봇을 24일 공개했다. 특히, 휠체어에서 내릴 필요 없이 로봇이 직접 걸어와서 바로 착용할 수 있도록 개발됐다. 연구진은 이번 로봇을 앞세워 국제 대회에도 진출할 예정이다.
카이스트는 공경철 기계공학과 교수(엔젤로보틱스 의장) 연구진의 '워크온슈트 F1 (WalkON Suit F1)'을 24일 공개했다. 워크온슈트는 2015년부터 지속적으로 연구해 온 하반신마비 장애인을 위한 웨어러블 로봇이다.
이번 로봇은 하반신마비 중에서도 중증도가 가장 높은 ASIA-A(완전마비)레벨을 대상으로 한다. 현재 전국적으로 보급되고 있는 재활치료와 근력 보조 웨어러블 로봇과는 개발 목적이 다르다.
공 교수 연구팀은 2016년에 워크온슈트1을 처음으로 발표했다. 2020년에는 발표한 워크온슈트4는 보행속도를 시속 3.2km까지 끌어올리며 비장애인의 정상 보행속도를 달성한 바 있다. 일상생활에서 마주할 수 있는 좁은 통로, 문, 계단 등의 장애물을 통과하는 기능을 선보였다.
그러나, 로봇을 착용하기 위해 타인의 도움이 필요한 문제는 아직까지 해결되지 못했다. 로봇을 입고 나면 타인의 도움 없이 걸을 수 있지만 로봇을 입기 위해 누군가의 도움이 필요한 것이다.
이번에 새로 공개한 워크온슈트 F1은 이러한 본질적인 문제에 대한 기술적인 해결 방안을 제시했다. 휠체어에서 내리지 않고 타인의 도움 없이 로봇을 바로 착용할 수 있도록 후면 착용 방식이 아닌, 전면 착용 방식을 적용했다.
로봇은 스스로 걸어와 착용자에게 다가온다. 무게중심을 능동적으로 제어하는 기능을 적용해 착용자가 로봇을 잘못 밀더라도 넘어지지 않고 균형을 유지하는 기능도 구현됐다. 워크온슈트 F1의 디자인은 박현준 카이스트 산업디자인학과 교수가 맡았다.
웨어러블 로봇 본연의 기능도 대폭 개선됐다. 직립 상태에서는 두 손을 자유롭게 사용할 수 있고, 지팡이 없이 수 걸음을 걸을 수 있도록 균형 제어 성능이 향상됐다.
부품 단위에서의 기술 발전도 주목할 만하다. 엔젤로보틱스와의 긴밀한 협업으로 로봇의 핵심부품인 모터와 감속기, 모터드라이버, 메인 회로 등을 전부 국산화했다. 모터와 감속기 모듈의 출력밀도는 기존 연구팀의 기술에 비해 약 2배(무게당 파워 기준), 모터드라이버의 제어 성능은 해외 최고 기술 대비 약 3배(주파수 응답속도 기준) 향상됐다.
공 교수는 "워크온슈트는 장애인을 위한 웨어러블 로봇 기술의 결정체"라며 "워크온슈트에서 파생된 수많은 부품, 제어, 모듈 기술들이 웨어러블 로봇 산업 전체의 표준을 제시하고 있다"고 밝혔다.
공 교수 연구팀은 제3회 사이배슬론에 출전할 계획이다. 4년 마다 열리는 사이배슬론은 신체 장애를 로봇 기술로 극복하는 대회다.
10월 27일에 열리는 이번 대회는 박정수 연구원을 주장으로, 김승환 연구원(완전마비 장애인)이 선수로 참가할 예정이다. 올해 대회는 지난 대회보다 미션의 난이도가 대폭 올랐고, 미션 수도 6개에서 10개로 늘었다. 국내 연구진은 지난 2020년 대회에서 우승을 차지한 바 있다.
박정수 연구원은 "이미 지난 대회에서 1등을 차지한 만큼 이번 대회에서는 순위 경쟁보다는 기술적 초격차를 보여주는 것이 목표"라고 포부를 밝혔다.
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