중국과학원대학-중국과학원 자동화연구소, 적응형 하지재활 로봇 개발

 

중국과학원대학(UCAS)과 중국과학원 자동화연구소 공동 연구팀이 보행 패턴을 동적으로 바꿀 수 있는 혁신적인 하지 재활 로봇을 개발했다고 지난 21일 밝혔다.

 

이번 연구 성과는 학술 전문지인 ‘사이보그 바이오닉 시스템즈’에 발표됐다.(논문 제목:Adaptive Gait Training of a Lower Limb Rehabilitation Robot Based on Human–Robot Interaction Force Measurement)

연구팀은 이번 논문에서 ‘인간-로봇 상호작용력 측정(human-robot interaction force measurement)’에 기반한 새로운 접근 방법을 통해 보행 훈련의 안전성과 효과를 크게 높일 수 있는 하지 재활 로봇 개발 과정을 소개했다.

 

 

 

 

 

연구팀에 따르면, 재활 로봇은 새로운 것이 아니며, 기술적으로 계속 발전하고 있다. 하지만 종전의 재활 로봇 모델들은 흔히 '미리 정해진' 보행 패턴에 의존하는데, 이는 어느 정도 남아있는 근력을 가진 환자들의 필요에는 맞지 않을 수 있다.

 

연구팀이 개발한 재활 로봇은 사용자의 의도와 능력에 맞게 실시간으로 보행 패턴을 동적으로 조정할 수 있다. 기존의 수동적인 보행 훈련 방식에서 벗어났다.

 

이 로봇은 센서 어레이와 정교한 제어 시스템을 갖추고 있다. 이 구성 요소들은 환자의 동작에 의해 가해지는 힘을 측정하고, 그에 맞게 로봇을 조정함으로써 로봇의 지지력이 너무 적거나 과도하지 않도록 해준다.

 

연구팀은 적응형 보행 훈련 능력에 이 로봇의 혁신성이 있다고 밝혔다. 로봇은 대면식 캔틸레버 빔(cantilever beam) 힘 센서를 사용해 재활 훈련시 환자가 가하는 미묘한 힘을 정확하게 감지하고 해석할 수 있다. 이 데이터는 로봇의 움직임을 실시간으로 예측하고 적응하는 동적 모델을 알려주어 훈련의 반응성과 효과를 크게 향상시킨다는 것이다.

 

연구팀은 로봇의 설계를 검증하기 위해 광범위한 테스트를 수행했다. 상호작용 실험 결과, 로봇은 환자의 근육 입력 값에 반응함으로써 훈련 경험을 크게 향상시킬 수 있다는 점을 보여주었다. 이러한 적응력은 ‘관여’를 극대화할 뿐만 아니라 근육 위축을 예방하고, 전반적인 회복 결과를 향상시킨다는 설명이다.

 

연구팀은 이 로봇이 전문적인 의료 및 재활 지원이 부족한 원격 서비스, 또는 서비스가 부족한 지역에 대한 유망한 솔루션이 될 수 있다고 강조했다. 원격으로 개인 맞춤형 보행 훈련을 제공할 수 있는 능력은 고품질 재활 서비스에 대한 접근을 민주화함으로써 글로벌 보건 상황에서 가치있는 도구가 될 수 있다는 설명이다. 이 로봇이 하지 장애를 가진 사람들에게 새로운 희망을 제공할 뿐만 아니라 치료 관행에 지능형 기술을 통합하기 위한 새로운 표준을 제시한다고 연구팀은 밝혔다.

 

연구팀은 적응형 접근 방식이 신체 재활의 미래에 더 반응적이고 효과적인 치료를 위한 길을 닦는 초석이 될 수 있다고 말했다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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