[한국기술뉴스] 서울과학기술대학교 기계시스템디자인공학과 김정엽 교수 연구팀은 보행 상황에 따라 능동적으로 대응이 가능한 착용형 근력 보조 시스템을 개발했다. 개발된 기술은 서울과학기술대학교 산학협력단을 통해 2017년 09월 06일 특허를 출원(출원번호 제1020170113929호)했다. 특허 명칭은 '착용형 로봇의 근력 보조 시스템 및 이를 이용한 판단 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

사고나 질병으로 인해 보행 재활이 필요한 환자들을 위해 근력 보조가 가능한 보행 재활 로봇이 개발되었습니다. 특히 착용형 로봇은 몸에 착용하는 형태로 개발되어 착용자에게 편안한 보행을 제공합니다. 그러나 종래의 착용형 로봇은 하체의 여러 관절을 동시에 보조하는 형태로 제작되어 가격이 비싸며, 부피가 크고 착용이 불편하다는 단점이 있습니다.

최근에는 고관절만을 보조하여 대퇴 근력을 줄여주는 컴팩트형 착용형 로봇이 개발되었습니다. 그러나 이 장치는 평지 보행에 최적화되어 있어 계단 보행에 어려움이 발생합니다.

서울과학기술대학교 김정엽 교수 연구팀은 착용자의 보행 패턴에 따라 근력을 보조할 수 있는 착용형 근력 보조 시스템을 발명했습니다.

사용자가 압력 검출 신발과 착용형 로봇을 착용한 상태로 보행합니다. 근력 보조 시스템은 착용자의 발바닥의 압력과 고관절 움직임 각도를 검출하여 평지 보행과 계단 보행을 구분할 수 있습니다.

일례로 고관절의 움직임 각도가 80° ~ -40°로 변화가 감지되고, 발바닥 압력이 30~ 50N의 범위에서 검출되면 계단 보행 모드로 판단할 수 있습니다. 만약 계단 보행 모드로 판단되면 계단 보행 모드에 기초하여 구동 모터의 힘을 추가로 작동해 선택적으로 근력 보조를 지원합니다.

본 기술을 활용하면 착용 로봇의 센서들로부터 보행 의도를 인식하고 보행 패턴에 맞춰 근력을 효과적으로 보조할 수 있습니다. 착용형 로봇의 저비용 소형화가 가능하여 재활 로봇의 대중화를 앞당길 것으로 기대됩니다.