Better than Yesterday

국내외 분야별 웨어러블 로봇

아이언맨의 등장도 먼 미래의 이야기만은 아니다!
42.195km 완주의 기적을 보여준 ‘리워크’, 저출산·고령화의 사회문제 해결을 위한 'HAL', 슈퍼 군인을 꿈꾸는 ‘HULC', 각각 미국과 유럽, 아시아를 대표하는 웨어러블 로봇이다. 국내에서도 한국생산기술연구원과 한국과학기술연구원, 헥사시스템즈가 군사용, 산업용, 재활치료용 등 여러 분야에서 활약할 웨어러블 로봇을 개발 중이다.오늘은 어제보다 발전했고, 내일은 분명 오늘보다 진화할, 곧 우리가 입게 될 로봇들을 살펴보자.

▲ 사이버다인 HAL

사람을 돕는 착한 ‘터미네이터’
사이버다인 HAL

일본 웨어러블 로봇의 대표주자 사이버다인은 영화 터미네이터에 등장하는 회사 사이버다인과 이름이 같다. 영화 속 사이버다인의 터미네이터는 인간을 살상하는 로봇이지만, 실존하는 사이버다인의 ‘HAL’은 인간을 돕는 ‘착한’ 로봇이다. HAL은 재활치료용, 산업용 등의 여러 분야에서 다양한 부위에 착용하는 형태로 개발됐다. 특히, 산업현장에서 쓰이는 작업지원용 모델은 최근 공항과 은행 등 다양한 곳에 도입되고 있다. 허리에 차는 형태의 이 모델은 무거운 물건을 들어 올릴 때 허리에 가해지는 부담을 줄여 작업 환경을 개선하고, 작업자의 부상을 방지한다. 몸을 움직일 때 뇌에서 근육으로 전송되는 생체 전기 신호를 읽어 착용자의 동작을 지원하는 방식이다. 여성이나 고령자도 착용할 수 있도록 3kg의 경량모델로 제작됐으며, 국제표준화기구의 ISO 인증을 받았다. 45분 충전으로 최대 3시간 동안 사용할 수 있다.

▲ ReWalk Personal 6.0

다시 걷는다는 것의 의미
ReWalk Personal 6.0

미국의 엑소 바이오닉스와 함께 상용화된 하지재활로봇의 대표로 꼽히는 것이 리워크 로보틱스의 ‘리워크’다. 리워크는 ‘More than Walking’ 하반신 마비 환자의 보행, 그 이상의 자유를 모토로 한 웨어러블 로봇이다. 런던마라톤에서 기적 같은 16일간의 레이스를 도왔던 것도 리워크였다. 지난 7월에는 업그레이드된 새 모델 ’ReWalk Personal 6.0‘이 공개됐다. 엉덩이와 무릎에 위치한 서보모터가 보행 동력을 제공하고, 가속도계 센서가 착용자의 체중 이동을 파악해 보행에 필요한 힘을 주도록 반응하는 방식이다. 리워크 6.0은 이전 모델에 비해 다리에 착용하는 버팀대가 더 가늘어졌고, 지지를 위한 끈이 체중을 더 균등하게 분산시키도록 설계됐다. 배낭처럼 등에 메는 방식이었던 배터리팩은 벨트처럼 허리에 차는 주머니 형태로 바뀌어 착용이 더 편해졌다. 시간당 시속 2.6km의 속도로 보행할 수 있으며, 판매가격은 7만 7500달러(약 9000만 원)이다.

▲ 록히드마틴 HULC

지치지 않는 슈퍼 군인
록히드마틴 HULC

무거운 군장을 메고 수십 km를 행군해도 지치지 않는 슈퍼 군인. 웨어러블 로봇이 개발되기 시작했을 때, 가장 기대가 됐던 분야는 군사용이었다. 엑소 바이오닉스와 미국의 방산업체 록히드마틴은 군사용 웨어러블 로봇 ‘헐크’를 개발 중이다. 헐크는 착용자에게 적용되는 중량을 분담해 90kg 군장을 메고도 시속 16km의 속도로 달리게 해준다. 야전에서 쉽고 빠르게 착용할 수 있도록 개발됐으며, 착용한 뒤에도 포복, 무릎 꿇기 등 유연한 동작이 가능하다. 무게는 약 24kg으로 티타늄 프레임으로 제작됐다. 내장된 센서가 착용자의 움직임을 감지하고 그 정보를 마이크로컴퓨터에 전송해 각 모터가 동작을 제어하는 방식이다. 현재는 리튬이온 배터리로 1시간만 구동할 수 있지만, 향후 군용 비행기에 쓰이는 JP8 연료를 사용해 최대 72시간 동안 구동할 수 있도록 개발 중이다. 헐크를 통해 위성전화, GPS 등 갈수록 늘어나는 개인 지급 물품의 무게를 줄이고, 전장에서는 부상병이나 포탄 같은 무거운 장비를 쉽게 옮길 수 있을 것으로 기대되고 있다.

▲ ROBIN-P1

환자의 독립적인 생활을 위해
ROBIN-P1
척수 손상 등으로 하반신이 마비된 환자는 자력으로 보행하는 기능을 상실하여 침대나 휠체어에서 생활하는 것이 일반적이다. 한국생산기술연구원이 개발한 ‘로빈’은 하반신 마비 환자의 자력 보행 즉, ‘독립적인 생활’을 돕는다. 로빈이란 이름도 그런 의미에서 ‘Robot for Independent Life’의 약자를 따서 지었다. 신체 치수에 맞출 수 있는 가변 프레임으로 제작되어 다양한 체격의 사용자가 착용할 수 있고, 착용성과 착용감을 높였다. 로봇 스스로 사용자의 보행 의도를 감지하여 동작하며, 목발에 부착된 센서를 바탕으로 높은 안정성을 자랑한다.

▲ HyPER

소방관의 미래의 모습
HyPER
한국생산기술연구원의 ‘하이퍼’는 재난현장 및 생산현장 등의 민수용과 군수용 두 분야에서 운용할 수 있도록 개발됐다. 군수용은 증대되는 병사의 전투 부하를 극복하고 지속적인 작전과 빠른 기동을 지원한다. 민수용은 각종 산업현장에서 운반 및 현장 작업 보조용으로 이용된다. 재난 현장에서는 구난·구조 작업 시 소방관들의 근력을 증강해 화재진압 및 인명구조의 효율을 높여준다. 특히, 차량 이동이 불가능한 재난 환경에서 무거운 중량물이나 인명의 운반 작업을 도와줘 작업 보조 및 인명 구조용으로 활용이 가능하다.

▲ HEXAR-WA20

성큼성큼? 문제없어!
HEXAR-WA20

헥사시스템즈의 HEXAR-WA20은 노약자 등 하지 허약자의 고관절 동작을 보조해 보행을 돕는 로봇이다. 보행속도를 판단하고 고관절을 작은 힘으로 움직이게 하는 알고리즘으로 구성되어 있어 노약자가 편안하고 빠르게 걸을 수 있도록 도와준다. 착용자의 보행 의도를 습득하여 속도 및 보폭을 자동으로 변환할 수 있으며, 노약자가 사용하기 쉽도록 버튼형 모드 변환 기능을 갖췄다. 이름 HEXAR는 ‘Hanyang Exoskeletal Assistive Robot'의 줄임말로, 한양대 외골격 로봇을 뜻한다. 헥사시스템즈는 WA-20 모델 이외에도 상·하지근력증강로봇 등 6가지 분야에 적용 가능한 다양한 웨어러블 로봇을 개발했다.

누구의 도움 없이도 스스로
KULEX

한국과학기술연구원이 개발한 ‘큘렉스’는 작은 힘으로도 무거운 물건을 사용할 수 있도록 돕는 10자유도 상지근력 보조 로봇시스템이다. 스스로 팔조차 들어 올릴 수 없을 정도로 근력이 부족한 노약자나 장애인이 칫솔질, 빗질, 식사 등의 일상생활을 할 수 있도록 어깨-팔꿈치-손목-손가락의 근력을 보조한다. 1자유도 파지 모듈, 3자유도 손목 모듈, 6자유도 어깨-팔꿈치 모듈, 사용자의 의도 및 작업 상태를 분석하는 의도 인식 기술을 통해 근력을 보조하는 알고리즘으로 구성됐다. 기존의 재활치료장비는 환경이 잘 갖추어진 병원 등의 시설에서 재활치료사의 감독을 필요로 한다. 큘렉스는 이러한 문제를 해결하기 위해 휠체어나 침대, 식탁 등에 부착하여 일상생활에서도 사용하는 것을 목표로 개발됐다. 이를 위해 사용자가 어떻게 움직이려고 하는지에 대한 의도 인식 기술, 병렬형 메커니즘을 이용한 이동성이 강조된 경량화, 탈착의 용이성, 환자의 상태에 따라 사용 가능한 시스템의 모듈화를 강조했다.

▲ KULEX

▲ KULEX

* 본 기사는 '월간로봇' 9월호에서도 볼 수 있습니다. 모든 표기는 '월간로봇'의 규정에 따랐습니다.