10g으로 15kg 견디는 "근육옷감"…팔꿈치·어깨·허리 보조 로봇 구현

하이커뮤니티매니져 0 9 10.29

박철훈 한국기계연구원 첨단로봇연구센터 책임연구원(가운데)이 경량 의복형 웨어러블 로봇을 살펴보고 있다. 기계연 제공

형상기억합금 실을 직조해 가볍고 유연한 '근육옷감'을 대량생산하는 장비가 개발됐다. 의복 형태의 웨어러블 로봇 상용화를 앞당길 전망이다. 국내 연구팀이 개발한 '입는 로봇'은 움직임이 복잡한 팔꿈치·어깨·허리 관절을 동시에 유연하게 보조할 수 있어 특히 근육 약화 환자들에게 도움이 될 것으로 기대된다.

한국기계연구원은 박철훈 인공지능(AI)로봇연구소 첨단로봇연구센터 책임연구원팀이 근육옷감을 연속적으로 대량생산할 수 있는 자동직조기를 개발했다고 29일 밝혔다. 연구결과는 재활공학 분야 국제학술지 'IEEE TNSRE' 10월호에 공개됐다.

움직임이 어려운 사용자를 돕는 기존 웨어러블 로봇은 무겁고 소음이 큰 모터나 공압 구동기가 적용됐다. 팔꿈치·어깨·허리 관절까지 보조하기에는 장치가 크고 무거워 일부 관절만 제한적으로 보조하는 수준이다.

근육옷감을 연속적으로 대량생산하는 자동직조기(왼쪽)와 제작된 근육옷감. 기계연 제공

연구팀은 머리카락 굵기의 4분의 1 수준인 지름 25마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만분의 1m)의 선형 형상기억합금을 코일 형태로 가공한 코일실을 직조해 근육옷감을 만드는 장비를 개발했다. 근육옷감은 무게 10g으로 10~15kg의 하중을 지탱할 수 있어 의복형 웨어러블 로봇의 핵심 구동기로 쓰인다.

기존 형상기억합금 코일실은 금속으로 된 중심실(심선)이 사용돼 실을 잡아당겼을 때 늘어나는 비율인 연신율이 낮다. 연신율이 낮으면 직조기로 근육옷감을 짜기 어렵다.

연구팀은 중심실에 천연사를 사용해 연신율을 높이고 근육옷감의 구조와 제작 공정을 새롭게 개발했다. 직조기 구조도 개선해 근육옷감을 연속으로 대량생산할 수 있는 장비를 구현했다.

팔꿈치·어깨·허리를 동시에 보조하는 의복형 웨어러블 로봇. 기계연 제공

연구팀은 개발된 자동직조기로 근육옷감을 만들어 근육 사용량을 40% 이상 감소시키는 의복형 웨어러블 로봇도 만들었다. 복잡한 관절에도 자연스럽게 순응하며 능동적으로 보조한다. 팔꿈치·어깨·허리 세 관절을 동시에 보조할 수 있는 2kg 미만 웨어러블 로봇은 처음이다.

무게 840g에 불과한 초경량 어깨 보조 로봇도 구현됐다. 근육 약화 환자도 일상에서 부담 없이 착용하고 휴대할 수 있는 수준이다. 서울대병원에서 듀센근이영양증 등 근육 약화 환자를 대상으로 어깨 보조 로봇을 임상 시험한 결과 환자의 어깨 움직임 범위가 57% 이상 개선됐다.

근육 약화 환자를 위한 어깨 보조 로봇. 기계연 제공

이번 연구결과는 웨어러블 로봇 대중화와 산업 경쟁력 강화를 앞당겨 근로자의 노동 강도를 줄이고 환자 삶의 질을 높일 것으로 기대된다. 특히 근육 약화 환자의 운동 능력을 회복해 돌봄 부담을 줄이고 환자의 생활 독립성을 높일 수 있다는 점이 주목받는다.

박 책임연구원은 "의복형 웨어러블 로봇의 핵심 기술인 근육옷감의 대량생산 기술 개발을 통해 의료, 물류, 건설 등 다양한 현장에서 국민 삶의 질을 높이게 될 것으로 기대한다"며 "기계연에서 축적해 온 다양한 웨어러블 로봇 기술을 하루빨리 상용화해 웨어러블 로봇시장을 선도할 수 있도록 최선을 다하겠다"고 밝혔다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=74787

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순위	팀	경기	승	무	패	승점
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5	맨시티	17	10	4	3	34
6	맨유	19	10	1	8	31
7	웨스트햄	18	9	3	6	30
8	뉴캐슬	19	9	2	8	29
9	브라이튼	18	7	6	5	27
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11	첼시	18	6	4	8	22
12	울버햄튼	18	6	4	8	22
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