GIST, 하체 불편 환자위해 침상재활로봇 개발

옵토닉스·화순전남대병원 공동…"시제품 만들어 의료기기 인허가 준비 중"

강지연 광주과학기술원(GIST) AI학과 교수 연구팀이 옵토닉스, 화순전남대학교병원과 공동으로 맞춤형 침상 재활로봇 ‘필라테스봇(Pilates-Bot)’을 개발했다고 15일 밝혔다.

필라테스봇은 환자가 생활하는 침대 주변에 설치해 다리를 들어 올리거나 옆으로 벌리는 운동을 돕는 로봇이다.

연구팀은 환자 다리에 연결되는 장치의 무게를 줄이기 위해 무거운 모터를 침대 주변의 프레임에 설치하고, 가벼운 케이블로 다리 보조기에 힘을 전달하는 ‘케이블 구동 방식’을 적용했다. 

바퀴가 달린 모듈형 프레임을 침대 주변으로 이동해 배치할 수 있고, 보조기와 케이블을 탈부착할 수 있도록 설계했다.

침대에 설치한 필라테스봇 시제품. (사진=GIST)

핵심 기술은 사용자 움직임에 따라 로봇이 보태는 힘과 운동 저항을 조절하는 맞춤형 제어 기술이다.이를 위해 연구팀은 '필요에 따른 보조 및 저항(ARAN)’ 제어 기술을 개발했다.

연구팀이 제어 기술의 효과를 확인하기 위해 건강한 성인 8명을 대상으로 실험한 결과 근육의 전기적 활동을 나타내는 신호가 기존 방식보다 73% 높게 나타났다. 로봇이 근육 사용을 유도하기 위해 사용자의 움직임에 반대 방향으로 가하는 저항력도 기존보다 3.5배 높았다.

연구팀은 인공지능(AI)이 카메라로 확인한 자세를 분석해 사용자에게 교정 방법을 안내하는 기능도 개발 중이다.

강지연 교수는 "현재 필라테스봇 시제품 제작을 마쳤다. 의료기기 인허가를 위한 성능·안전성 시험과 기술문서를 준비하고 있다"며 "앞으로 맞춤형 보조·저항 제어 기술을 다리와 몸통 운동으로 확대 적용하고, 침대의 자세 변화와 로봇 움직임을 연동하는 등 실제 사용 환경에 맞춰 기능을 개선할 계획"이라고 말했다.