옷감형 유연구동기를 이용한 의복형 웨어러블 로봇. (사진=한국기계연구원 제공)
일상복처럼 착용하면서 근력을 보조받을 수 있는 의복형 웨어러블 로봇이 개발됐다.
기존 웨어러블 로봇보다 월등히 가볍고 편안한 것은 물론 필요할 때만 선택해서 근력을 보조받을 수 있어 효율적이라는 평가다.
한국기계연구원(KIMM)은 첨단생산장비연구본부 로봇메카트로닉스연구실 박철훈 책임연구원이 옷감처럼 가볍고 돌돌 말 수 있으면서도 큰 힘을 발휘하는 의복형 웨어러블 로봇을 개발했다고 11일 밝혔다.
웨어러블 로봇은 착용자의 보행능력을 향상하거나 무거운 물체를 운반할 수 있도록 기계적인 힘을 더해주는 시스템이다. 로봇이 인간을 감싸는 형태로 인간의 지능과 로봇의 신체가 결합하는 장점이 있어 폭 넓은 분야에 적용이 가능하다.
잠금풀림 메커니즘으로 필요할 때 선택적으로 근력보조. (사진=한국기계연구원 제공)
연구팀은 의복형 웨어러블 로봇의 핵심기술로 형상기억합금에 전류가 흐르면 수축하는 성질을 적용했다. 직경 0.5㎜ 이하의 가는 형상기억합금을 스프링 다발로 만들어 20g 수준의 가벼우면서도 근육처럼 수축하며 10kg의 무게를 들어 올릴 수 있는 옷감형 유연구동기를 개발했다.
배터리, 제어기 등을 모두 포함한 의복형 웨어러블 로봇의 무게는 약 1㎏으로 일반 성인이 입는 점퍼 수준이다.
또한 근력 보조가 필요할 때만 선택해 로봇과 신체를 연동할 수 있어 전력 낭비가 적고 배터리가 모두 소진돼도 평소 일상복처럼 입고 다닐 수 있는 특징이 있다.
모터나 공압 구동 방식으로 작동 소음이 있고 무거우며 상대적으로 비싼 기존 웨어러블 로봇과 달리 유연 웨어러블 로봇은 가볍고 저렴하며 장시간 착용해도 편안해 일상복처럼 입을 수 있다는 것이 장점이다.
의복형 웨어러블 로봇을 착용한 마네킹의 근력보조 예시. (사진=한국기계연구원 제공)
연구팀은 향후 상지 근력 보조를 넘어 어깨, 허리, 다리 등 전신을 보조할 수 있는 모든 형태의 의복형 웨어러블 로봇을 개발할 계획이다. 근로자뿐 아니라 노약자의 일상생활을 보조할 수 있는 편리한 재활기구로 사용할 수 있게 하겠다는 목표를 세웠다.
박철훈 책임연구원은 "의복형 웨어러블 로봇은 택배, 물류 등 신체 일부분을 반복적으로 사용하는 분야의 작업환경을 개선할 수 있고 향후 고령화 시대의 노동 인력 감소 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안"이라고 말했다.
연구성과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트' 온라인에 지난달 24일 게재됐다.