[한국기술뉴스] 한국공학대학교 전자공학부 이응혁 교수 연구팀은 보행자의 걸음걸이를 기반으로 로봇 관절을 제어하는 재활 시스템을 개발했다. 개발된 기술은 한국공학대학교 산학협력단을 통해 2013년 12월 27일 특허를 출원(출원번호 제1020130164956호)했다. 특허 명칭은 '슬관절형 보행훈련로봇의 관절각 제어 시스템 및 제어방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

사고나 노화로 인해 정상적인 거동이 어려운 경우 보행 기능을 재생하기 위해 재활 운동을 진행합니다. 보행 재활 운동은 환자의 체중을 지지하고 운동을 보조 및 관리하기 위해 3명 이상의 물리치료사가 필요합니다. 이 과정에서 물리치료사는 극심한 체력소모를 겪게 되며, 하루에 많은 환자를 케어하기 어려운 문제가 발생합니다. 이러한 문제를 개선하기 위해 최근에는 보행 재활 운동을 보조하는 로봇이 개발되었습니다. 보행 재활 로봇은 재활 운동에 필요한 인력 소모를 감축시키면서도, 지정된 강도와 자세로 훈련할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만, 기존의 보행 재활 로봇은 환자가 원하는 속도나 보폭에 맞춰 제어할 수 없어, 재활 운동에 불편함을 겪고 있습니다.

한국공학대학교 이응혁 교수 연구팀은 보행 단계를 추정해 로봇의 무릎 관절을 능동적으로 제어하는 방법을 개발했습니다.

보행 재활 로봇의 발바닥 부분에는 5개의 압력 센서가 내장되어 있습니다. 사용자가 보행하는 과정에서 각 센서에 전달되는 압력 값에 변화가 발생합니다. 압력의 변화를 이용해 보행단계와 보행 속도, 보폭을 추정합니다. 로봇은 추정한 보행 속도를 이용해 발바닥과 지면이 이루는 각도를 계산해 무릎 관절을 자연스럽게 제어합니다.

연구팀은 개발된 방법과 실제 사람의 무릎 관절 각도를 비교해 성능을 검증하였습니다. 개발된 방법을 사용하였을 때 로봇의 관절 움직임과 사람의 관절 움직임이 90%가량 일치하는 것을 확인했습니다.

본 방법을 이용할 경우 사용자가 원하는 속도와 보폭으로 로봇의 관절을 제어할 수 있어, 자연스러운 보행을 훈련하는 데 효과적으로 사용될 것으로 기대됩니다.