영화 ‘어벤져스’에 등장하는 아이언맨은 인공지능 비서를 이용해 어디에 있든지 슈트를 불러 착용한 뒤 히어로로 변신한다. SF 영화 속에나 등장할 법한 이런 웨어러블 로봇이 현실에서도 개발됐다. 하반신 마비 장애인이 보행을 돕는 ‘입는 로봇’을 불러 혼자 착용하고 움직일 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 만들어졌다.
카이스트 기계공학과 공경철 교수팀은 하반신 마비 장애인용 웨어러블 로봇 ‘워크온슈트 F1’을 개발하고 24일 공개했다.
워크온슈트는 하반신 마비 장애인을 위한 웨어러블 로봇이다. 이번에 개발된 워크온슈트 F1는 기존 재활치료나 근력 보조 웨어러블 로봇과 달리 하반신 마비 중 중증도가 가장 높은 ASIA-A(완전 마비) 환자를 대상으로 한다. 공 교수팀은 2015년 연구를 시작해 2016년 워크온슈트1을 처음 발표하고, 2020년에는 워크온슈트4를 개발했다. 워크온슈트4는 착용 후 보행속도를 시속 3.2㎞까지 낼 수 있다. 이는 비장애인의 정상 보행속도와 같다. 이외에도 일상생활에서 만날 수 있는 좁은 통로, 문, 계단 등 장애물을 통가하는 기능까지 갖추고 있다. 문제는 모든 웨어러블 로봇이 가진 단점인 로봇을 착용하기 위해서는 다른 사람이 도움이 필요하다는 것이다.
이에 이번에 개발한 워크온슈트 F1은 휠체어에서 내리지 않고 타인의 도움 없이 로봇을 바로 착용할 수 있게 했다. 다른 웨어러블 로봇이 사용자의 등 쪽에 장착되는 후면 착용 방식이 아닌 앞쪽으로 기대는 형태의 전면 착용 방식을 적용한 것이다.
또 로봇을 착용하기 전에는 휴머노이드 로봇처럼 사용자에게 스스로 걸어온다. 또 무게 중심 능동 제어 기능이 적용돼 사용자가 착용 과정에서 로봇을 잘못 밀더라도 넘어지지 않고 균형을 유지할 수 있게 했다. 이렇게 휴머노이드와 웨어러블 로봇의 장점을 모두 갖춘 워크온슈트 F1 디자인은 카이스트 산업디자인학과 박현준 교수가 설계했다.
연구팀은 국내 로봇 기업인 엔젤로보틱스와 협업해 로봇 핵심 부품인 모터, 감속기, 모터드라이브, 메인 회로 등을 모두 국산화했고, 모터와 감속기 모듈의 출력밀도는 기존 모델보다 2배, 모터드라이브 제어 성능은 해외 최고 기술 대비 3배 향상했다.
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.
이를 바탕으로 공경철 교수팀은 2020년 사이배슬론 웨어러블 로봇 종목에서 금메달을 딴 이후 4년 만에 열리는 제3회 사이배슬론에 출전한다. 사이배슬론 대회는 스위스에서 4년마다 열리는 장애 극복 사이보그 기술 올림픽으로 이번 대회는 오는 27일부터 열린다. 이전과 달리 이번 대회에서는 일부 참가자는 스위스 현지에서, 일부는 각국 경기장에서 생중계하는 이원 방식으로 진행된다. 이번 대회는 지난 대회에 비해 미션 난도가 높아지고 수행 미션도 6개에서 10개로 늘었다. 공 교수팀은 박정수 연구원을 주장으로 하고 완전마비 장애가 있는 김승환 연구원을 선수로 해 국내 로봇 기업인 엔젤로보틱스의 선행연구소인 플래닛대전 내에 설치된 시설에서 경기에 참여한다.