한국기계연구원 AI로봇연구소 박철훈 책임연구원 연구팀이 의복형 웨어러블 로봇의 근육구동기로 쓰이는 가볍고 강력한 근육옷감을 자동으로 대량 생산할 수 있는 직조장비를 개발했습니다.

근육옷감은 10g의 무게로 10~15㎏을 들어올릴 수 있어 의복형 웨어러블 로봇의 핵심 구동기로 활용됩니다.

연구원이 개발한 자동직조장비는 지름 25마이크로미터, 머리카락 4분의 1 굵기의 형상기업합금 실을 코일 형태로 가공해 근육옷감을 연속으로 엮어내는 기술입니다.

기존 형상기억합금 코일실은 금속 중심선 때문에 잘 늘어나지 않아 자동 직조가 어려웠지만, 연구진은 중심 소재를 천연사로 바꾸고 직조 구조를 새로 설계해 대량 생산에 성공했습니다.

기존 웨어러블 로봇은 무겁고 소음이 큰 모터나 공압 구동기를 적용해 일부 관절만 제한적으로보조하는 데 그쳤고, 특히 어깨처럼 복잡한 관절에는 능동 보조가 어려웠습니다.

이번에 개발한 근육 옷감은 실제 사람의 근육처럼 유연하게 움직여 팔꿈치, 어깨, 허리 등 복잡한 관절에도 자연스럽게 순응합니다.

연구진은 이를 적용해 팔꿈치·어깨·허리 세관절을 동시에 보조하는 2kg 미만의 경량 의복형 웨어러블 로봇을 개발해 근육 사용량을 40% 이상 감소시켰습니다.

또 840g 무게의 초경량 어깨 보조 로봇을 구현해 근육 약화 환자도 일상에서 부담 없이 착용하고 휴대할 수 있도록 했습니다.

실제 근육 약화 환자에게 적용한 임상시험에서 어깨 움직임이 57퍼센트 이상 개선되는 효과를 보였습니다.

이번 성과로 근육 옷감을 안정적으로 대량 생산할 수 있게 되면서, 웨어러블 로봇의 상용화와 대중화에 한 걸음 더 다가섰다는 평가입니다.

이번 연구 성과는 재활공학 분야의 국제적 권위 학술지, TNSRE(IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering) 10월호에 실렸습니다.

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