기계연, 계단 등반·스탠딩 모듈 탑재 복합 로봇 휠체어 개발

최근 국내 연구진이 하체가 불편한 장애인도 계단을 오르내리거나 일어서서 생활할 수 있도록 돕는 로봇 휠체어 기술을 개발했다.

한국기계연구원 연구팀은 계단을 오르내리는 '계단 등반 모듈'과 일어서서 이동하는 ‘스탠딩 모듈'을 휠체어에 구현한 새로운 로봇 휠체어 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

연구팀은 기존에도 해당 모듈을 탑재한 휠체어는 있었으나 두 모듈을 통합한 복합형 휠체어 개발은 이번이 처음이라고 덧붙였다.

로봇 휠체어에 탑재된 계단 등반 모듈은 'ㄹ'자 형상 크롤러가 휠체어 하부에 특수 설계되어 있는 방식이다.

휠체어의 바퀴에 해당하는 이 크롤러는 평상시에는 휠체어 내부에 감춰져 있다가 필요할 때 하강하여 계단을 오르내린다.

한국기계연구원이 개발한 로봇 휠체어 모습 [한국기계연구원 제공]

이어 스탠딩 모듈에는 평행 사변형 형태의 기구구조와 자중보상기술을 통해 휠체어에 탑승한 상태에서 일어서고, 눕고, 앞뒤로 기울이는 자세가 가능하다.

자중보상기술이란 로봇 자체 무게(자중)에 의해 발생할 필요 토크를 최대 80%까지 줄이는 기술로, 로봇을 작고 가볍게 만드는 기술이다.

이번에 개발한 로봇 휠체어는 계단 오르기와 일어서서 이동하기 등 두 가지 기능이 하나의 휠체어에 통합됐을 뿐만 아니라 계단 등반 안전성이 향상됐다고 연구팀은 전했다.

로봇 휠체어에 탑승한 상태에서 다양한 자세로 변환할 수 있어 압력 집중을 해소하고 욕창 방지, 혈액순환 등에도 도움을 받게 된다.

자세를 변환하는 스탠딩 모듈이 휠체어와 일체형이 아닌 독립 모듈 구조라서 다양한 휠체어에 큰 설계변경 없이 쉽게 결합할 수도 있다.

한국기계연구원 로고 [자료=한국기계연구원]

연구팀은 원형 휠만으로 계단을 오를 수 있는 특수 설계 '변형 휠' 기술도 개발했는데, 평지에서는 일반 휠처럼 원형을 유지하면서 이동하지만 장애물을 만나면 휠 강성이 낮아지면서 장애물 형상과 일치하도록 형상이 변형돼 장애물을 밟으면서 지나갈 수 있다.

이 기술은 휠만으로 평지를 고속으로 이동하고, 장애물 극복도 가능해 로봇 휠체어뿐만 아니라 다양한 이동로봇에 광범위하게 활용할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

한국기계연구원 박찬훈 연구팀 본부장은 "이번 로봇 휠체어 기술은 하지 장애인이 기존 장애인을 고려하지 않고 설치된 시설 등을 모두 활용할 수 있도록 도우려는 목적으로, 장애인 삶의 질이 획기적으로 높아질 것"이라고 말했다.