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뛰는 것 빼곤 다 된다…국내 첫 무릎형 로봇 의족 공개

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뛰는 것 빼곤 다 된다…국내 첫 무릎형 로봇 의족 공개

2021.06.15 15:18
기계硏, 세그웨이형 로보틱 휠체어도 개발
한국기계연구원 제공
15일 한국기계연구원이 공개한 로봇 의수. 무게 570g으로 가볍다. 2025년 상용화할 계획이다. 한국기계연구원 제공

의자에 앉아 있다가 자연스럽게 일어나 성큼성큼 걷는 그의 한쪽 다리에는 각종 전선과 부품이 잔뜩 달려 있다. 한국기계연구원이 개발한 무릎형 로봇 의족이다. 국내에서 무릎이 포함된 로봇 의족이 나온 건 이번이 처음이다. 우현수 기계연 책임연구원은 “걷고, 계단을 오르는 일상적인 동작은 모두 가능하다”며 “하반기에 임상시험을 끝내고 내년에 상용화 예정”이라고 말했다. 


15일 기계연은 대전 유성구 본원에서 현재 개발 중인 무릎형 로봇 의족의 프로토타입을 처음 공개했다. 길이 23cm, 무게 1.4kg으로 뛰는 동작만 제외하고 대부분 동작을 소화할 수 있다. 우 책임연구원은 “지난해 국가보훈처와 함께 발목 의족을 개발해 국가유공자 6명에게 제공했는데, 무릎이 절단된 국가유공자가 무릎형 로봇 의족도 만들어달라고 거듭 요청해 개발을 시작했다”고 말했다. 

 

한국기계연구원이 개발한 무릎형 로봇 의족. 국내에서 무릎형 로봇 의족이 개발된 건 이번이 처음이다. 한국기계연구원 제공
한국기계연구원이 개발한 무릎형 로봇 의족. 국내에서 무릎형 로봇 의족이 개발된 건 이번이 처음이다. 한국기계연구원 제공

이날 무릎형 로봇 의족을 입고 시연한 사람은 기계연이 무릎형 로봇 의족 기술을 이전한 휴고다이나믹스 직원이다. 우 책임연구원은 “발목 로봇 의족이 체중을 버티는 게 핵심이라면 무릎형 로봇 의족은 걸을 때마다 보폭이 달라지는 데다 어떤 행동을 할지 착용자의 의도를 파악하고 그대로 실행해야 한다”며 “계단을 올라갈 때는 로봇 의족이 몸을 들어 올려주는 역할도 해야 한다”고 설명했다. 


기계연은 손이 절단된 장애인을 위한 로봇 의수도 개발 중이다. 개발 초기 단계이지만 기존 제품보다 가볍고 손가락 5개가 자유롭게 움직이게 만드는 데까지 성공했다. 무게는 570g이다. 2025년 상용화될 때는 이보다 더 가볍게 만들 계획이다.

 

김기영 기계연 선임연구원은 “손가락은 정교한 동작이 많아 이를 구현하기 위해 모터를 여러 개 달다 보니 로봇 의족보다 모터가 많이 달리고 무거워진다”며 “모터를 하나만 쓰는 대신 와이어를 이용해 손가락 마디의 굴곡을 자유롭게 움직이는 구조로 설계했다”고 설명했다. 


로봇 의수를 차고 팔뚝에 근전도 센서를 붙이면 근전도 센서가 근육에서 발생하는 전기신호를 읽어 로봇 의수에 전달한다. 김 선임연구원은 “착용자의 의도를 90% 정확도로 파악하는 수준”이라고 말했다.  


기계연은 무겁고 부피가 큰 기존의 전동 휠체어를 대신할 세그웨이형 로보틱 휠체어 개발도 시작했다. 개인교통수단인 세그웨이처럼 바퀴 2개로 평지부터 계단까지 장애인이 타기만 하면 쉽게 어디든 누비게 하는 게 목표다. 세그웨이형 로보틱 휠체어 개발은 세계 최초다. 현재 로보틱 휠체어의 핵심 부위인 바퀴의 프로토타입을 개발했다. 


로보틱 휠체어의 바퀴는 평지를 달릴 때는 둥근 모양을 유지하다가 계단을 올라가거나 돌 같은 장애물을 만나면 바닥 모양에 맞춰 바퀴를 찌그러뜨리며 계속 이동한다. 핵심은 표면장력이다. 바퀴 중심에서 표면에 닿는 면까지 와이어를 촘촘히 연결한 뒤 와이어를 팽팽하게 당기거나 느슨하게 만들어 바퀴 모양이 달라지도록 설계했다. 

 

 

송성혁 기계연 선임연구원은 “평지를 달릴 때는 바퀴의 와이어를 팽팽하게 당겨 바퀴가 둥근 모양을 유지하게 하고, 계단을 오르내릴 때는 와이어를 느슨하게 만들어 바퀴 표면이 계단의 형태에 맞춰 찌그러지게 한다”고 설명했다. 


기계연이 지난해 개발해 기술을 이전한 바이러스 진단용 검체 채취 로봇은 의료기기 전문회사인 바이오트코리아가 시제품을 개발해 식품의약품안전처의 인증 및 허가 절차를 밟고 있다. 원격으로 조종할 수 있어 전문 검사인력이 현장에 가지 않고도 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 검체를 채취할 수 있다. 대전 기계연 본원과 대구 분원 사이 128km 구간에서 시험도 마쳤다.   


박찬훈 기계연 혁신로봇센터장은 “인간에게 도움이 되는 따뜻한 로봇 기술 개발을 목표로 삼고 있다”며 “국가가 나서야 할 문제를 로봇 기술을 이용해 풀 계획”이라고 말했다.  

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