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걷고 뛰고 더 가볍게...근력 강화하는 ‘입는 로봇’ 개발


출처=하버드대와이스연구센터





옷처럼 입으면 걷거나 뛸 때 힘이 덜 들게 도와주는 엑소수트(EXOSUIT) 형태의 로봇이 개발됐다. 금속처럼 무겁고 단단한 소재 대신 옷처럼 천으로 제작돼 입고 생활하는 데 훨씬 용이할 것으로 기대된다.


중앙대·하버드대 공동연구진, 천옷 형태 엑소수트 개발


중앙대 이기욱 교수 연구팀과 미 하버드대의 코너 월시 교수 연구팀이 참여한 공동연구진은 16일 보행/주행 시 에너지를 절감하고 근력을 강화시켜주는 엑소수트를 발명했다고 밝혔다.


출처=하버드대와이스연구센터



엑소수트, 달리기·뛰기 보조 및 강화해


연구팀에 따르면 사람은 걷고 달릴 때 몸의 무게 중심이 다르게 움직인다. 이번에 개발된 엑소수트는 이점에 착안해 개발됐다고 밝혔다.


연구팀 관계자는 “엑소수트는 착용자가 달리거나 뛸 때 움직임에 맞춰 행동을 보조하며 또 강화해준다”고 설명했다.


연구팀은 걷기와 달리기를 실시간으로 파악해내는 알고리즘을 개발해 로봇 시스템을 구성했다. 이를 통해 엑소수트는 착용자의 동작을 스스로 분석해 움직임에 적정한 수준의 보조력을 제공한다.


엑소수트에 연결된 와이어는 다리의 움직임에 맞춰 길이가 조절된다. 이를 통해 다리에 추가적인 탄성을 부과, 걷거나 달릴 때 덜 지치게 만들어주는 것. 또 수트의 등에는 구동기(ACTUATOR)가 있어서 와이어에 추가적인 힘을 부여하며 다리의 움직임을 보조해준다.


한편 베스트 부분에는 관성측정센서(IMU)가 있어서 무게 중심의 변화를 파악해 동작을 보조해준다.


이번 발명 성과는 국제학술지 사이언스에 게재됐다.


엑소수트, “몸이 불편한 환자나 무거운 장비의 군인 및 소방관에 도움 될 것”

엑소수트는 몸이 불편한 환자의 거동을 지원하거나 무거운 장비를 갖춘 군인 또는 소방관 등의 작업에 도움이 될 것으로 기대된다.


연구팀 관계자는 “이번에 개발한 웨어러블 로봇은 노약자의 일상생활과 환자의 재활 훈련을 보조하고 군인과 소방관 등 특수직의 작업 효율을 높이는 데 등 다양하게 활용할 수 있을 것”이라고 강조했다.


실제로 파킨슨병이나 뇌졸중 등으로 인해 거동이 어려운 사람들은 걷는 데 더 많은 에너지를 소비한다. 또 무거운 장비를 갖출 경우 걷거나 뛰는 데 더 큰 힘이 든다. 실제로 장비의 대형화가 계속되면서 군인이나 소방관들이 무릎, 허리 부상을 호소하는 경우가 점점 더 늘어나는 추세다.


이번에 개발된 로봇은 이런 문제를 해결하고자 천과 와이어 등 상대적으로 가벼운 소재를 활용했다. 개발된 엑소수트는 천 재질의 베스트와 벨트에 와이어를 이은 형태다. 이는 지금까지 금속 프레임과 무거운 패널로 구성됐던 웨어러블 로봇과는 달리 훨씬 더 신체의 부담을 줄여줄 것으로 기대된다.


실제로 이번에 개발된 엑소수트를 착용할 시 에너지 대사량이 눈에 띄게 줄어드는 것으로 나타났다. 걸을 경우에는 9.3%, 달릴 시에는 4.0%가 줄어들었다. 연구팀은 “하중이 6kg 줄어든 것과 비슷한 효과”라고 설명했다.



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