로봇이 걸어와 장애인에 입혔다 [지금은 과학]

[아이뉴스24 정종오 기자] 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 휠체어에서 내릴 필요 없이 로봇이 직접 걸어와서 타인의 도움 없이 바로 착용할 수 있도록 개발한 새로운 웨어러블 로봇을 공개했다. 하반신 완전마비 장애인을 위해 개발한 로봇이다.

KAIST 공경철 교수팀은 2020년 사이배슬론(Cybathlon)의 웨어러블 로봇 종목에서 금메달을 딴 이후 4년 만에 열리는 제3회 사이배슬론에도 출전한다.

KAIST(총장 이광형)는 기계공학과 공경철 교수(엔젤로보틱스 의장) 연구팀이 하반신마비 장애인용 웨어러블 로봇의 새로운 버전, 워크온슈트 F1 (WalkON Suit F1)을 24일 선보였다.

워크온슈트는 연구팀이 2015년부터 지속해 연구해 온 하반신마비 장애인을 위한 웨어러블 로봇이다. 이번 로봇은 하반신마비 중에서도 중증도가 가장 높은 ASIA-A(완전마비)레벨을 대상으로 한다.

현재 엔젤로보틱스의 상용화를 통해 전국적으로 보급되고 있는 재활치료와 근력 보조 웨어러블 로봇과 개발 목적이 다르다.

이미 공 교수 연구팀은 2016년에 워크온슈트1을 처음으로 발표한 이후, 2020년에 워크온슈트4를 발표하면서 보행속도를 시속 3.2km까지 끌어올려 비장애인의 정상 보행속도를 달성한 바 있다.

이외에도 일상생활에서 마주할 수 있는 좁은 통로, 문, 계단 등의 장애물을 통과하는 기능을 선보였다.

로봇을 착용하기 위해 타인의 도움이 꼭 필요하다는 모든 웨어러블 로봇이 가진 본질적 문제를 갖고 있었다. 로봇을 입고 나면 타인의 도움 없이 걸을 수 있는데, 로봇을 입기 위해 누군가의 도움이 필요했다.

이번에 새로 공개한 워크온슈트 F1은 이러한 본질적 문제에 대한 기술적 해결 방안을 제시했다. 휠체어에서 내리지 않고 타인의 도움 없이 로봇을 바로 착용할 수 있도록 후면 착용 방식이 아닌, 전면 착용 방식을 적용했다.

로봇을 착용하기 전에는 마치 휴머노이드처럼 스스로 걸어와 착용자에게 다가온다. 무게중심을 능동적으로 제어하는 기능을 적용해 착용자가 로봇을 잘못 밀더라도 넘어지지 않고 균형을 유지하는 기능도 구현됐다.

휴머노이드와 웨어러블 로봇을 넘나드는 워크온슈트 F1의 디자인은 KAIST 산업디자인학과 박현준 교수가 맡았다.

웨어러블 로봇 본연의 기능도 대폭 개선됐다. 직립 상태에서는 두 손을 자유롭게 사용할 수 있는 것은 물론 지팡이 없이 수 걸음을 걸을 수 있도록 균형 제어 성능이 향상됐다.

부품 단위에서의 기술 발전도 주목할 만하다. 엔젤로보틱스와 긴밀한 협업으로 로봇의 핵심부품인 모터와 감속기, 모터드라이버, 메인 회로 등을 전부 국산화했다. 모터와 감속기 모듈의 출력밀도는 기존 연구팀의 기술과 비교했을 때 약 2배(무게당 파워 기준), 모터드라이버의 제어 성능은 해외 최고 기술 보다 약 3배(주파수 응답속도 기준) 높였다.

고가의 상위제어기를 사용하지 않아도 고급 모션제어 알고리즘을 안정적으로 구현할 수 있도록 모터드라이버의 임베디드 소프트웨어 기술이 대폭 향상됐다. 이외에도 장애물 감지를 위한 비전, 인공지능 적용을 위한 인공지능(AI) 보드 등이 탑재됐다.

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 말했다.

공 교수 연구팀은 워크온슈트F1을 공개하면서, 4년 만에 열리는 제3회 사이배슬론에 출전한다. 오는 27일 열리는 이번 대회는 박정수 연구원을 주장으로, 김승환 연구원(완전마비 장애인)이 선수로 참가할 예정이다.

박정수 주장은 “이미 지난 대회에서 1등을 차지한 만큼 이번 대회에서는 순위 경쟁보다는 기술적 초격차를 보여주는 것이 목표”라고 포부를 전했다.

사이배슬론 대회는 스위스에서 4년마다 개최되는 장애 극복 사이보그 올림픽이다.