휠체어로 스스로 걸어오는 웨어러블 로봇… KAIST 워크온슈트F1 봤더니

공경철 교수 연구팀, 장애인 위한 새 웨어러블 로봇 공개
하반신 완전 마비 장애인, 타인 도움 없이 로봇 착용 가능
부품 전체 국산화… 균형 제어 기능 탑재해 낙상 위험 줄여
27일 장애 극복 사이보그 올림픽 '제3회 사이배슬론' 출전

김승환 연구원이 24일 웨어러블 로봇 '워크온슈트 F1'을 입고 기립해 있다. KAIST 제공

"휠체어에서 내리지 않고, 누군가의 도움 없이도 스스로 착용할 수 있는 게 특징입니다."

공경철 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수 연구팀이 24일 하반신 마비 장애인을 위한 새 웨어러블 로봇 '워크온슈트 F1'(WalkON Suit F1)을 공개했다.

워크온슈트는 연구팀이 2015년부터 지속적으로 연구해 온 하반신마비 장애인용 웨어러블 로봇이다. 앞서 연구팀은 2016년 워크온슈트1을 첫 발표 이후 2020년 워크온슈트4를 공개하면서 보행 속도를 비장애인 수준의 시속 3.2㎞까지 끌어올린 바 있다.

연구팀은 하반신마비 중에서도 중증도가 가장 높은 ASIA-A(완전마비) 레벨을 대상으로 워크온슈트 F1을 새롭게 선보였다.

워크온슈트F1 형상 및 주요 제원. KAIST 제공

두 다리가 장착된 워크온슈트 F1은 휴머노이드처럼 휠체어에 앉아있는 장애인에게 직접 걸어가 장착 준비를 한다. 장애인은 발 앞에 멈춰선 슈트에 두 발을 끼워 넣기만 하면 된다. 휠체어에서 내릴 필요도, 누군가의 도움을 받을 일도 없다.

연구팀은 "하반신 마비 장애인이 사용하려면 처음부터 혼자 입을 수 있어야 한다"며 "다른 로봇은 2명이 장애인을 들어 위에 얹어줘야 하는데, 워크온슈트 F1은 혼자 입을 수 있도록 전면 착용 방식을 적용한 게 특징"이라고 강조했다.

무게중심을 능동적으로 제어하는 기능도 적용, 착용자가 로봇을 잘못 밀더라도 넘어지지 않고 균형을 유지하는 기능도 구현됐다. 직립 상태에서 두 손을 자유롭게 사용할 수 있는 것은 물론이고, 지팡이 없이 수 걸음을 걸을 수 있도록 균형 제어 성능도 끌어 올렸다.

로봇의 핵심 부품인 모터와 감속기, 모터드라이버, 메인 회로 등을 전부 국산화한 것도 강점이다. 모터와 감속기 모듈의 출력 밀도는 기존 기술에 비해 약 2배(무게당 파워 기준), 모터드라이버의 제어 성능은 해외 최고 기술 대비 약 3배(주파수 응답속도 기준) 향상됐다.

김승환 연구원이 24일 웨어러블 로봇 '워크온슈트 F1'을 입고 의자에 혼자 앉았다 일어나는 모습을 시연하고 있다. KAIST 제공

제3회 사이배슬론 출전을 앞둔 워크온슈트 F1 연구팀. 정인선 기자

연구팀은 27일 제3회 사이배슬론에 출전, 워크온슈트F1으로 우승에 도전한다. 박정수 연구원이 주장을 맡고, 김승환 연구원(완전 마비 장애인)이 선수로 참가한다. 웨어러블 로봇을 입은 상태에서 손잡이를 잡지 않고 계단을 오르내리거나, 기립 상태에서 칼로 빵을 자르는 등 10개의 미션을 치르게 된다.

이 대회는 스위스 현지 또는 각국 경기장에서 생중계하는 하이브리드 방식으로 진행된다. 연구팀은 엔젤로보틱스의 선행연구소(플래닛대전) 내에 설치된 경기시설에서 온라인으로 참가한다.

(왼쪽부터) 공경철 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수와 김승환 연구원(완전 마비 장애인), 박정수 연구원. KAIST 제공

김승환 연구원은 "하반신에 감각이 전혀 없는데, 이 로봇을 입어 보니 '내가 원래 이렇게 걸었구나'라는 것을 다시 느끼게 해줬다"고 소감을 전했다.

박정수 주장은 "이미 지난 대회에서 1등을 차지한 만큼 이번 대회에서는 순위 경쟁보다는 기술적 초격차를 보여주는 것이 목표"라고 포부를 밝혔다.

한편 워크온슈트 F1의 디자인은 KAIST 산업디자인학과 박현준 교수가 맡았다.