한국생산기술연구원이 KAIST, 서울대학교병원 공동연구팀이 개발한 초경량 보행 보조로봇을 착용하고 있다. 사진제공=한국생산기술연구원한국생산기술연구원, KAIST, 서울대학교병원 공동 연구팀이 부피와 무게, 소음을 줄여 외부에서 드러나지 않게 옷 안에 착용할 수 있는 보행 보조로봇을 개발했다.
생기원은 생기원 AI·로봇연구부문 안범모 박사가 공동 연구를 통해 소형 공압 발생기가 장착된 무게 1.9㎏의 공압백팩과 0.6㎏의 초경량 보조로봇으로 구성된 착용형 보행 보조로봇 ‘ASSIST’를 개발했다고 23일 밝혔다.
ASSIST(Air transmitted Secure, Self-regulating Impairment Supporting Tool)’는 보행 장애 환자를 위한 공압 구동기 기반의 안전한 보조 장치다.
ASSIST는 공압백팩에서 만들어진 고압의 공기를 튜브를 거쳐 로봇에 전달함으로써 사용자의 보행 특성에 맞춰 걸을 수 있도록 기계적 힘을 공급하는 보행 보조 로봇이다.
부품 설계를 최적화하고 초경량 소재로 제작해 신발 안에 신고 발목과 정강이에 고정한 후 옷으로 덮으면 외부에서 드러나지 않으며 공압백팩은 어깨에 메는 구조이다.
ASSIST는 생기원의 실용화기술과 KAIST의 원천기술, 서울대학교병원의 임상평가기술이 융합돼 탄생했다.
KAIST 기계공학과 김정 교수 연구팀은 보행 보조에 필요한 힘을 공급하는 공압백팩과 지면반력을 활용해 사용자의 보행을 돕는 지면반력센서 원천기술을 개발하고 초기 성능 검증을 위한 시제품을 제작했다.
서울대병원 정형외과 이동연 교수 연구팀은 뇌졸중 환자의 대표적 보행 장애인 족하수(Foot drop) 환자를 대상으로 한 임상평가를 진행했다.
ASSIST는 하버드대학교가 출시한 총 무게 3.8㎏의 보행 보조로봇 엑소 슈트(Exo suit)보다 가볍고, 케이블 구동기를 쓰지 않는 공압 방식 특유의 유연성으로 인해 안정성이 높다.
안범모 박사 연구팀은 공압펌프, 제어기, 배터리로 구성된 공압백팩의 전체 무게를 1.9kg로 줄이는 데 성공함으로써 휴대성을 높였다.
또한 보조로봇의 발목과 정강이 고정부에 보아(BOA)시스템 기반의 탈·부착 기능을 적용해 사용자가 조력자의 도움 없이도 편리하게 신고 벗을 수 있도록 했다.
특히 카본섬유 소재로 발판을 만들고 기구부 최적설계를 통해 보조로봇 무게를 0.6kg으로 경량화 함으로써 신발 안에 끼워 신어도 일반 등산화를 신은 것 정도의 부담 없는 무게를 구현해 냈다.
이를 통해 서울대병원 임상평가에서 ASSIST 착용 후 보행 시 최대 30도까지 발목 관절을 들어줄 수 있고, 좌우 걸음 비대칭 각도가 최대 5도 미만으로 교정되는 결과를 얻었다.
안범모 박사는 “최근 보행 보조로봇이 고령화시대의 블루오션으로 꼽히고 있지만 각종 부가장치와 부피 문제로 사용자의 부담이 크다는 점에 주목해 옷 안에 착용할 수 있는 보조로봇을 개발하게 됐다”며 “대형 공압 컴프레서를 대체할 수 있는 소형 공압백팩 개발, 카본섬유 소재를 활용한 경량화기술 등의 성과를 바탕으로 현재 고성능 모터 구동기를 활용한 보행 보조로봇 개발 연구를 진행하고 있다”고 밝혔다.
