한국생산기술연구원, 보행 재활로봇 ‘로빈’ 개발 중

뇌졸중 및 척수마비 환자에게 걷는 기적을…

한국생산기술연구원 로봇융합연구그룹 박현섭 박사팀이 개발 중인 ‘로빈(RobIn)’은 뇌졸중 환자들에게 걷기 기능을 회복시키고, 척수마비 환자들에게는 일상생활을 돕는 재활치료용 보행보조 로봇이다. 로봇보조기, 로봇용 보행패턴, 동작의도 감지 등의 3가지 기술이 도입된 로빈은 앞으로 2~3년 후면 상용화가 될 것으로 보인다. 로빈이라는 새처럼 뇌졸중 및 척수마비 환자들에게 ‘자유’를 선물할 로빈을 본지에서 만나보자.

날이 갈수록 재활치료 필요성 증가
뇌졸중은 나이에 따라 발생률이 증가하는데, 고령화에 따라 뇌졸중 환자가 급증하면서 현재 국내에서 매년 10만명 이상의 환자가 발생하고 있다. 그리고 등록된 척수마비 환자는 25만명 수준이다. 일반적으로 뇌졸중 환자는 운동 영역을 담당하는 대뇌 피질 부위에 손상을 받게 되어 편마비(몸의 한쪽 팔다리에 오는 마비)를 일으키고, 척수마비 환자는 뇌에서부터 하체로 이어지는 척수가 손상돼 하부 마비, 즉 두 다리를 쓸 수 없게 된다.

각 환자별로 재활치료의 개념이 다른데, 뇌졸중 환자의 경우는 재활치료를 통해 손실되었던 기능을 어느 정도 회복시킬 수 있는 반면에, 척수마비 환자는 누워서 지내거나 휠체어에 앉아서 생활하는 것보다 걷는 활동을 통해 육체 건강, 심리적 안정, 일상생활 지원 등에 목적을 두고 있다. 따라서 이들 환자들에게 재활치료는 굉장히 큰 의미이고, 그만큼 날이 갈수록 재활의 필요성은 점차 증가하고 있다.

한국생산기술연구원 로봇융합연구그룹 박현섭 박사팀이 개발 중인 ‘로빈(RobIn, Robot for Independent Life)’은 뇌졸중 및 척수마비 환자들의 재활을 돕는 로봇이다. 이 보행 재활로봇에 대한 연구 개발은 2008년 12월부터 산업기술연구회 주관으로 한국전자통신연구원과 공동 과제로 진행됐다.

로봇이 내 몸처럼 움직여 준다?
로빈에는 3가지 기술이 숨어 있다.

첫 번째는 로봇보조기기술이다. 환자가 로봇을 착용해 편안하게 기립해야 하는데 관절이 움직이는 로봇의 특성상 일반 보조기의 개념을 로봇에 맞게 접목시켜야 한다. 환자는 벨크로(일명 찍찍이)를 이용해 로빈 다리를 자신의 다리에 고정하는 형태로 로봇과 결합할 수 있다. 24V용 전기모터가 회전하면서 환자와 로봇은 함께 다리를 펴고 접을 수 있다. 로빈의 무게는 약 15㎏. 3시간 정도 쓸 수 있는 배터리를 장착하면 17㎏ 정도지만 로봇이 주체가 되어 그 힘을 따라 환자가 움직이기 때문에 무게는 느껴지지 않는다.

로빈의 두 번째 기술은 로봇용 보행패턴 생성 기술이다. 로봇의 관절은 사람과 달라 자연히 보행패턴도 다르게 된다. 따라서 기존의 사람에서 측정된 보행패턴은 사용할 수 없고, 로봇용으로 새로운 보행패턴을 찾아야 한다. 박현섭 박사팀은 정상인이 보행패턴 측정기(로봇보조기와 동일구조로 구동관절 모듈대신 엔코어(Encoder) 부착) 착용상태로 측정한 보행패턴을 척수마비 환자에 맞추는 방법을 통해 최적의 보행패턴을 찾았다.

세 번째는 동작의도 감지 기술이다. 로봇이 환자의 의도를 파악하고 언제 움직여야 하는지에 대한 판단을 내려야 한다. 로빈은 상체의 움직임에 따라 쏠리는 무게를 전자목발과 로봇 발바닥에 부착된 센서가 정밀하게 읽어내 걷고자 하는 의도를 파악한다. 로봇 착용자는 보행할 때처럼 자연스럽게 움직여 주면 이를 로봇이 감지하여 작동하므로, 마치 로봇이 내 몸처럼 움직인다고 느끼게 된다.

현재 이 로봇은 뇌졸중 환자용과 척수마비 환자용의 2가지 버전이 있다.
뇌졸중 환자용은 재활과 보조기기 개념이고, 척수마비 환자용은 보조기기 용도로만 사용할 수 있다. 현재까지 기술은 환자를 일으켜 세워서 걷고 앉기를 수행할 수 있다. 박현섭 박사는 계단을 오르고 내리기 기능을 보완해 앞으로 2~3년 후면 환자가 로빈을 이용해 일상생활을 할 수 있을 것이라고 전했다. 로빈의 시판 가격은 4~5천만원대로 예상되며, 병원의 재활 치료용으로 우선 보급될 예정이다. 환자가 퇴원후 가정에서 계속 재활치료를 원할 경우는 렌탈까지 가능하다.

박현섭 박사는 “고령화에 맞춰 우선은 뇌졸중 환자를 위한 상용화에 목표를 두고 있다”며, “기존의 수억원이 넘는 재활로봇보다 가격이 저렴하고, 기능이 향상된 재활로봇 시스템을 완성할 것”이라고 전했다.

한국생산기술연구원 www.kitech.re.kr

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