한국기계연구원이 개발한 로봇 휠체어가 계단을 오르고 있다.[한국기계연구원 제공]

로봇 휠체어가 계단을 오르고 스탠딩 모드로 전환하고 있다. [한국기계연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 하지 장애인이 자유롭게 계단을 오르내리고, 일어서서 이동하며 생활할 수 있도록 돕는 로봇 휠체어 기술이 세계 최초로 개발됐다.

한국기계연구원은 계단을 오르내리는 계단 등반 모듈, 일어서서 이동하고 탑승한 상태에서는 눕고 기울이는 등 다양한 자세를 취할 수 있는 스탠딩 모듈을 통합한 신개념 로봇 휠체어 개발에 성공했다.

기존에도 계단을 오르는 휠체어와 일어서서 이동할 수 있는 휠체어가 각각 있었으나 두 모듈을 통합해 한 대의 휠체어로 개발한 것은 처음이다. 계단을 오르고, 서서 이동하고, 다양한 자세로 변환하는 기능을 한 대의 로봇 휠체어로 모두 구현할 수 있다. 하지 장애인이 공간적 제약 없이 일상생활을 자유롭게 누리는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

로봇 휠체어 탑승자가 일어서서 이동하고 있는 모습.[한국기계연구원 제공]

한국기계연구원 AI로봇연구본부 박찬훈 본부장 연구팀은 ‘ㄹ’자 형상 크롤러(바퀴)를 특수 설계하고 휠체어 하부에 장착해 계단을 오르내리는 장치인 계단 등반 모듈을 개발했다. 이 크롤러는 평상시에는 휠체어 내부에 감춰져 있다가 필요할 때 하강한다.

연구팀은 평행 사변형 구조의 독특한 기구구조와 자중보상기술을 적용해 휠체어에 탑승한 상태에서 일어서고, 눕고, 앉은 채로 앞뒤로 기울이고, 좌석 높이 조절까지 5가지 자세 변환이 가능한 장치인 스탠딩 모듈을 개발했다. 자중보상기술을 통해 필요 토크를 최대 80%까지 저감해 작고 가벼운 스탠딩 모듈을 구현할 수 있었다.

이번에 개발한 로봇 휠체어는 계단 오르기와 일어서서 이동하기의 두 가지 기능이 하나의 휠체어에 통합됐을 뿐 아니라 계단 등반 안전성이 크게 향상됐다. 이는 계단을 오르내리는 동안 ㄹ자 형상 크롤러가 계단 모서리와 디딤판을 동시에 지지하기 때문이다.

[한국기계연구원 제공]

또 로봇 휠체어에 탑승한 상태에서 다양한 자세로 변환할 수 있어 압력 집중을 해소하고 욕창 방지와 혈액순환 등에 도움을 받을 수 있다. 자세를 변환하는 스탠딩 모듈이 휠체어와 일체형이 아닌, 독립 모듈 구조로 되어 있어 다양한 휠체어에 큰 설계변경 없이 쉽게 결합이 가능하다는 것 또한 큰 장점이다.

연구진은 크롤러를 이용한 계단 등반 기술을 넘어, 원형의 휠만으로 계단을 오를 수 있는 특수 설계 변형 휠 원천기술도 개발했다.

박찬훈 본부장은 “기존 휠체어 기술은 단순한 이동 수단 제공에만 목적이 있었다면, 이번 로봇 휠체어 기술은 하지 장애인이 기존 장애인을 고려하지 않고 설치된 시설 및 인프라까지 모두 활용할 수 있도록 도와드리는 목적으로 개발된 기술”이라며 “향후 장애인 삶의 질 향상에 기여할 뿐만 아니라 인류를 위한 따뜻한 로봇 기술 개발에 더욱 정진하겠다”고 말했다.