하지 장애인이 계단을 오르내리고, 일어서서 이동할 수 있도록 돕는 것이 모두 가능한 로봇 휠체어 기술이 세계 최초로 개발됐다.
과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진)은 계단을 오르내리는 '계단 등반 모듈', 서서 이동하고 탑승한 상태에서 눕는 등 자세를 취할 수 있는 '스탠딩 모듈'을 구현하고 이들을 통합한 로봇 휠체어 개발에 성공했다고 5일 밝혔다.
기존에도 계단을 오르는 휠체어, 서서 이동할 수 있는 휠체어가 각각 있었으나 두 기능을 통합해 한 대 휠체어로 개발한 것은 이번이 처음이다.
박찬훈 기계연 AI로봇연구본부 본부장팀이 'ㄹ'자 형상 크롤러(무한궤도)를 특수 설계하고 휠체어 하부에 장착해 계단 등반 모듈을 개발했다. 개발 크롤러는 평상시 휠체어 안에 감춰져 있다가 필요할 때 하강한다.
크롤러가 계단 모서리와 디딤판을 동시 지지해 안전성도 높다. 크롤러 하강과 상승 구동만으로 계단을 오를 수 있어 휠체어 설계구조도 매우 단순하다.
스탠딩 모듈은 독특한 평행 사변형 구조의 기구, 자중보상기술(토크 최소화 기술)을 적용해 5가지 자세 변환이 가능한 스탠딩 모듈을 개발했다. 자중보상기술로 필요 토크를 최대 80%까지 저감해 작고 가벼운 모듈을 구현할 수 있었다.
또 휠체어 탑승 상태에서 다양한 자세로 변환할 수 있어 압력 집중을 해소하고 욕창 방지와 혈액순환 등에 도움을 받을 수 있다.
연구진은 원형 휠만으로 계단을 오를 수 있는 특수 설계변형 휠 원천기술도 개발했다. 물방울의 표면장력을 모사한 새로운 강성 조절 메커니즘을 세계 최초로 개발·적용한 결과다.
이 휠은 평지에서는 일반 휠처럼 원형을 유지하지만 장애물을 만나면 강성이 낮아지면서 장애물 형상과 일치하도록 변형된다. 이는 로봇 휠체어뿐 아니라 다양한 이동로봇에 광범위하게 활용될 것으로 기대된다.
박찬훈 본부장은 “이번 로봇 휠체어 기술은 장애인을 고려하지 않고 설치된 시설 및 인프라까지 활용할 수 있도록 돕는 기술”이라며 인류를 위한 따뜻한 로봇 기술 개발에 정진하겠다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 기계연 기본사업 '하지 장애인의 독립생활 지원 로봇' 과제의 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
