KAIST 공경철 교수, 장애인용 로봇 "아이언맨처럼 착용 시연"

영화 아이언맨에 나오는 수트처럼 날아와 주인공에 착용되지는 않아도, 하반신 완전마비 장애인이 있는곳으로 로봇이 걸어와 몸에 붙는 차세대 웨어러블 로봇이 공개됐다.

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

'워크온슈트'는 연구팀이 지난 2015년부터 지속 연구해 온 하반신마비 장애인을 위한 웨어러블 로봇이다.

'워크온슈트 F1'을 개발한 KAIST 기계공학과 연구진이 24일 엔젤로보틱스 플래닛 대전에서 시연한 뒤 모여 기념촬영했다. 뒷줄 맨 오른쪽이 공경철 교수다.

공경철 교수 연구팀은 하반신마비 중에서도 중증도가 가장 높은 ASIA-A(완전마비)레벨을 대상으로 로봇을 제작했다.

공경철 교수는 "현재 ㈜엔젤로보틱스의 상용화를 통해 전국적으로 보급되고 있는 재활치료 및 근력 보조 웨어러블 로봇과는 개발 목적이 다르다"고 설명했다.

공 교수 연구팀은 지난 2016년 워크온슈트1을 처음으로 발표한 이후, 2020년 워크온슈트4를 발표하면서 보행속도를 시속 3.2㎞까지 끌어올려 비장애인의 정상 보행속도를 달성한 바 있다. 일상생활에서 마주할 수 있는 좁은 통로, 문, 계단 등의 장애물을 통과하는 기능더 선보였다.

연구팀은 로봇을 착용하기 위해 타인의 도움이 반드시 필요하다는 모든 웨어러블 로봇의 본질적인 문제에 봉착했다.

공 교수는 "이 문제 해결을 위해 휠체어에서 내리지 않고 타인의 도움 없이 로봇을 바로 착용할 수 있도록 후면 착용 방식이 아닌, 전면 착용 방식을 적용했다"고 말했다.

특히, 로봇이 휴머노이드처럼 환자 앞으로 걸어와 착용이 쉬운 것도 이 로봇의 장점이다.

KAIST 공경철 교수가 24일 처음 공개한 워크온슈트F1_기능 설명. 로봇이 환자에게 다가와 착용되는 방식을 채택했다.(사진=KAIST)

무게중심을 능동적으로 제어하는 기능을 적용해서, 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 물론이고, 지팡이 없이 수 걸음을 걸을 수 있도록 균형 제어 성능이 크게 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) 정도 개선했다.

고가의 상위제어기를 사용하지 않아도 고급 모션제어 알고리즘을 안정적으로 구현할 수 있도록 모터드라이버의 임베디드 소프트웨어 기술도 크게 향상됐다.

이외에도 장애물 감지를 위한 비전, 인공지능 적용을 위한 AI보드 등이 탑재됐다.