카이스트, ‘앞으로 착용’ 장애인 웨어러블 로봇 공개

▲카이스트 공경철 교수팀이 공개한 하반신마비 장애인용 웨어러블 로봇 '워크온슈트F1'을 착용하는 과정과 보행하는 모습. 사진=카이스트 제공사진 편집

하반신 완전마비 장애인이 사람의 도움 없이 착용(wearable)하고 보행을 할 수 있는 웨어러블 로봇 새 모델이 나왔다.

카이스트(KAIST)는 24일 “기계공학과 공경철 교수가 이끄는 연구진이 하반신 마비 장애인용 웨어러블 로봇 새 모델인 '워크온슈트 F1(WalkON Suit F1)'을 개발해 공개했다"고 밝혔다.

또한, 공 교수팀은 오는 27일 스위스에서 4년마다 열리는 장애극복 사이보그 올림픽 '제 3회 사이배슬론(Cybathlon)'에 워크온슈트 F1을 출전시켜 해외 경쟁모델과 경연을 벌일 예정이다.

공경철 교수팀은 지난 2020년 사이배슬론의 웨어러블 로봇 종목에 '워크온슈트' 모델로 참가해 금메달을 따냈다. 4년만에 새 모델로 최고 입상을 노린다는 계획이다.

워크온슈트는 공교수팀이 2015년부터 연구해 온 하반신마비 장애인을 위한 웨어러블 로봇으로, 2016년 워크온슈트1 첫 발표에 이어 2020년 보행속도 최대 시속 3.2㎞에 좁은 통로, 문, 계단 등 장애물까지 통과하는 기능을 갖춘 워크온슈트4로 발전했다.

그럼에도 장애인이 웨어러블 로봇을 착용하기 위해 타인의 도움이 반드시 필요하다는 근원적 한계를 안고 있었다.

▲카이스트 공경철 교수연구팀이 공개한 하반신마비 장애인용 웨어러블 로봇 '워크온슈트F1'의 착용 가상도(왼쪽)와 부위별 기능 설명도. 사진=카이스트

이번에 선보인 워크온슈트 F1은 이같은 문제점을 해결한 하반신마비 중증도가 가장 높은 ASIA-A(완전마비) 레벨 장애인을 대상으로 하는 모델이다.

즉, 휠체어에서 내리지 않고 타인의 도움 없이 로봇을 바로 착용할 수 있도록 후면착용 방식이 아닌 전면착용 방식을 적용했다.

또한, 로봇을 착용하기 전에는 마치 휴머노이드처럼 스스로 걸어와 착용자에게 다가오고, 무게중심을 능동 제어하는 기능을 적용해 장애인이 로봇을 잘못 밀더라도 넘어지지 않는 균형유지 기능도 갖추고 있다.

직립 상태에서 두 손을 자유롭게 사용할 수 있으며, 지팡이 없이도 일부 걸음이 가능한 균형제어 성능도 항샹시켰다.

이밖에 값비싼 상위제어기를 사용하지 않아도 고급 모션제어 알고리즘을 구현할 수 있도록 모터드라이버의 임베디드 소프트웨어 기술, 장애물 감지를 위한 비전, 인공지능 적용을 위한 AI보드 등이 적용됐다.

이를 위해 공경철 교수가 의장을 맡고 있는 ㈜엔젤로보틱스와 협업해 웨어러블로봇의 핵심부품인 모터와 감속기, 모터드라이버, 메인 회로 등을 전부 국산화하는 성과도 거뒀다고 카이스트는 설명했다.

워크온슈트 F1의 디자인은 카이스트 산업디자인학과 박현준 교수가 맡았다.

▲카이스트 기계공학과 공경철 교수.

공경철 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.

한편, 27일 제 3회 사이배슬론에는 카이스트 박정수 연구원(주장), 완전마비 장애인인 김승환 연구원(선수)이 팀을 이뤄 엔젤로보틱스 선행연구소(플래닛대전) 내에 설치된 경기시설에서 온라인으로 참가한다.

김철훈 기자 kch0054@ekn.kr