엔젤로보틱스와 카이스트(KAIST) 공동 연구팀(이하 연구팀)이 24일 하반신마비 장애인용 웨어러블 로봇의 새로운 버전인 '워크온슈트 F1 (WalkON Suit F1)'을 공개했다.
하반신 완전마비 장애인이 휠체어에서 내리지 않고도 로봇이 직접 걸어와서 타인 도움 없이 바로 착용할 수 있도록 설계된 모델이다. 연구팀이 지난 2015년부터 지속적으로 개발해 온 하반신마비 장애인을 위한 웨어러블 로봇이다. 제3회 사이배슬론(Cybathlon) 출전을 앞두고 해당 모델을 전격 공개했다. 연구팀은 지난 2020년에도 사이배슬론 웨어러블 로봇 종목에서 금메달을 딴 바 있다.
연구팀은 지난 2016년에 이미 워크온슈트1을 처음으로 발표한 이후 4년 뒤인 2020년에 워크온슈트4를 발표하면서 보행속도를 시속 3.2km까지 끌어올린 바 있다. 비장애인의 정상 보행속도를 이미 달성한 셈이다. 그밖에 일상생활에서 마주할 수 있는 좁은 통로·문·계단 등의 장애물을 통과하는 기능도 선보였다.
그럼에도 연구팀이 갖고 있었던 본질적인 문제의식은 모든 웨어러블 로봇이 착용을 위해 타인의 도움이 필요하다는 점이었다. 로봇을 입고 나면 타인의 도움 없이 걸을 수 있지만 그 전까진 반드시 누군가의 도움이 필요한 구조였다.
연구팀은 이번 '워크온슈트 F1'를 통해 해당 문제에 대한 기술적인 해결 방안을 제시한 셈이다. 휠체어에서 내리지 않고 타인의 도움 없이 로봇을 바로 착용할 수 있도록 후면 착용 방식이 아닌 전면 착용 방식을 적용했다.
착용하기 전 로봇이 마치 휴머노이드처럼 스스로 착용자에게 걸어오는데, 이때 무게중심을 능동적으로 제어하는 기능을 적용했다. 착용자가 실수로 로봇을 밀더라도 넘어지지 않고 균형을 유지하도록 하기 위해서다.
웨어러블 로봇 본연의 기능도 대폭 개선됐다. 직립 상태에서 두 손을 자유롭게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 지팡이 없이 수 걸음을 걸을 수 있도록 균형 제어 성능도 향상됐다.
부품 단위에서의 기술 발전도 특징이다. 양 측 연구팀의 긴밀한 협업을 통해 핵심 부품인 모터와 감속기, 모터드라이버, 메인 회로 등을 전부 국산화했다. 모터와 감속기 모듈의 출력 밀도는 기존 연구팀 기술에 비해 약 2배(무게당 파워 기준)가량 향상됐다. 모터드라이버 제어 성능 기준으론 해외 최고 기술 대비 약 3배(주파수 응답속도 기준) 향상됐다.
특히 고가의 상위 제어기를 사용하지 않아도 고급 모션제어 알고리즘을 안정적으로 구현할 수 있도록 모터드라이버의 임베디드 소프트웨어 기술이 대폭 향상됐다는 설명이다. 그밖에 장애물 감지를 위한 비전, 인공지능 적용을 위한 AI보드 등도 탑재됐다.
연구팀은 이번 모델로 제3회 사이배슬론에 출전할 예정이다. 사이배슬론 대회는 스위스에서 4년마다 개최되는 장애 극복 사이보그 올림픽이다. 오는 27일 열리는 이번 대회에선 박정수 KAIST 연구원이 주장을 맡았다. 김승환 연구원(완전마비 장애인)이 선수로 참가한다. 이번 대회는 지난 대회보다 미션 난이도 상승 뿐만 아니라 미션 개수도 6개에서 10개로 늘어난 것으로 알려졌다. 일부 미션에 대해선 일상생활에서 마주할 만한 수준을 넘어 난이도를 지나치게 도전적으로 설정했다는 비판이 나오는 수준이라는 후문이다.
엔젤로보틱스 이사회 의장이자 최고기술책임자(CTO)인 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 설명했다.
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