‘로봇’ 하면 그 종류도 모양도 정말 다양한데요. 영화 속에 나오는 아이언맨의 슈트처럼 생긴 이것 역시 ‘웨어러블 로봇’이라고 불리는 로봇입니다. 웨어러블 로봇이란, 옷처럼 입을 수 있는 로봇 기술을 뜻하는 것으로 최근 의료 공학 분야에서 각광 받고 있는 로봇이죠.

▲ <사이배슬론 2020>에서 KAIST 공경철 교수와 영남대 최정수 교수가 개발한 웨어러블 로봇 ‘워크온슈트 4’를 입고 경기하는 모습. (사진=영남대)

로봇과 웨어러블 로봇이 무슨 관련이냐 하면, 신체적 불편함이 있는 사람들이 웨어러블 로봇을 입고 일상적인 생활을 하는데 불편함이 없도록 보조하는 것인데요. ‘사이배슬론’이라는 경기가 따로 있을 정도로 많은 관심을 받고 있습니다.

사이배슬론이란 인조인간을 뜻하는 ‘사이보그’와 경기를 뜻하는 ‘애슬론’이 더해져 탄생한 것으로, 웨어러블 로봇을 입고 각종 경기를 펼치는 대회이다.

▲ 산업용 웨어러블 로봇인 ‘LG 클로이 수트봇’을 착용한 작업자가 물류 창고에서 상품을 쇼핑카트로봇에 담고 있는 모습.

또한 이 웨어러블 로봇은 의료용 뿐만 아니라, 산업용으로도 각광 받고 있는데요. 로봇 자동화 솔루션을 모아놓은 마로솔에 보시면 현대로템의 H-프레임 시리즈를 만나보실 수 있습니다. 무동력형부터 모터 동력형, 스프링 보조형까지 구동 방법에 따라 종류도 정말 다양합니다. 이러한 산업용 웨어러블 로봇은 작업 부하를 줄이고, 작업자의 피로도를 최소화 할 수 있어 많은 산업에서 찾고 있다고 하네요.

다시 의료용 웨어러블 로봇으로 돌아와서, 지금까지의 웨어러블 로봇 그 중에서도 하반신 마비 환자들이 착용하는 로봇은 평지에서 계단으로 올라가거나 서 있다가 앉으려고 할 때 등등 보행 형태가 바뀔 때마다 수동으로 조작하는 불편함이 있었습니다. 웨어러블 로봇용 조이스틱이나 스마트폰 어플리케이션을 통해 보행 모드를 직접 조작해줘야 합니다.

▲ 캐나나 워터루대학은 인공지능과 카메라를 활용해 보행 환경을 인식할 수 있는 외골격 로봇 개발을 추진하고 있다. / 사진=워털루대

그런데 최근 캐나다 워털루대의 존 맥피 교수 연구진에 따르면, AI와 휴대용 카메라를 이용해 웨어러블 로봇이 주변 환경을 스스로 인식할 수 있다고 합니다. 연구진은 사진 분석 능력을 가진 AI 기술에 집중했는데요. 웨어러블 로봇을 다리에 장착한 사람이 걸어다니며 가슴에 매단 휴대폰 카메라로 주변 상황을 촬영했습니다.

▲ AI와 카메라를 이용한 보행 환경 분석 시스템. AI는 사용자 가슴에 장착한 카메라(왼쪽)가 찍은 영상들(가운데)을 분석해 이동하는지 정지했는지, 계단을 올라가는지 내려가는지 파악하고 다리에 장착한 입는 로봇에 맞는 동작을 하도록 지시한다. / 사진=캐나다 워터루대

이렇게 560만 장의 사진을 확보해 엑소넷(ExoNet)이라는 웨어러블 로봇용 고해상도 사진 데이터베이스를 구축했습니다. 이 데이터베이스 중, AI는 상황 정보가 입력된 92만 3천여 장의 사진을 학습하고 스스로 주변 환경의 차이를 파악했다고 하니, 정말 똑똑합니다. 즉, 다시 말해 AI가 사진을 보고 학습한 다음 평지인지 계단인지, 아니면 계단을 올라가는지 내려가는지를 알아낼 수 있는 것이죠.

▲ 출처=유튜브 Brokoslaw Laschowski

철저한 학습의 결과로, 나중에는 처음 보는 영상을 보고 73%의 정확도로 보행 환경을 예측했다고 하는데요. 덕분에 사람은 수동 조작 없이 알아서 로봇의 보행 형태를 바꿀 수 있게 되었습니다.

▲ 사이버다인이 개발한 웨어러블 로봇 'HAL'. (www.cyberdyne.jp에서 캡처)

물론 이전에도 주변 환경을 인식할 수 있는 웨어러블 로봇 개발을 위해 다양한 시도가 있었는데요. 대표적으로 다리에 센서를 부착해 뇌에서 오는 생체 신호를 인식하는 기술이 있었습니다. 하지만 이 기술은 사람의 피부가 건조해지거나 땀이 많아져 습해지면 피부의 전도율이 변한다는 단점이 있었죠.

또한 엑소넷 연구진은 인공지능 소프트웨어가 보행 환경의 변화에 따라 로봇에게 직접 새로운 명령어를 제시하여 계단을 오르거나 장애물을 피할 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔습니다.

▲ 사진=캐나다 워털루대

다행히 이번에 개발된 AI 사진 인식 기술 덕분에 웨어러블 로봇은 한층 더 업그레이드가 되었습니다. 이번 연구를 진행한 워털루대 연구진은 앞으로 환경 분석 소프트웨어의 정확도를 높이는데 힘을 쓰겠다고 밝혔는데요. 낮은 연산 능력과 메모리 용량을 사용해 외골격 로봇이 실시간으로 환경을 분석할 수 있는 소프트웨어를 개발하겠다고 합니다.

요즘들어 버스나 지하철 등의 대중교통을 이용하다 보면 아무리 저상 버스나 리프트가 있다 해도 이런 저런 불편함들이 있다고 하는데요. 웨어러블 로봇이 본격적으로 개발 되고 또 대중화 되어, 많은 분들의 불편함을 해결하고 소중한 일상을 선물해드릴 수 있었으면 좋겠습니다.

불편함을 편리함으로 바꿔주는 오늘의 로봇 기술, AI로 사진을 인식해 편하게 보행 패턴을 바꾸는 자동형 웨어러블 로봇이었습니다.

▒ 자료제공=마이로봇솔루션(https://myrobotsolution.com)