세계에서 가장 가벼운 무릎 보조로봇이 국내에서 개발됐다. 무릎 보조로봇의 착용 부담을 줄여 걸음이 불편한 고령자부터 산업현장 근로자까지 다양하게 활용 가능할 것으로 기대된다.
한국생산기술연구원은 안범모 인간중심로봇연구부문 수석연구원 연구팀이 부품 수를 줄이고, 고성능 소형 모터를 적용한 무게 1.1㎏ 무릎 보조로봇 ‘에어니(AirKNEE)’를 개발했다고 9일 밝혔다. 연구성과는 올해 7월 미국에서 열린 국제로봇학회 ‘유비쿼터스 로봇 2025’에서 최우수 애플리케이션상을 받았다.
무릎 보조로봇은 보행 시 에너지 소모와 근육 부담을 줄일 수 있다. 다만 무거울 경우 장시간 착용 시 피로와 압박을 느낄 수 있어 경량화가 필요한 실정이다. 연구팀은 기존 2.1㎏짜리 로봇 무게를 절반 수준으로 줄이는 데 성공했다.
무게는 줄었지만 센서를 활용한 정밀 제어기술로 보행 지원 성능은 그대로 유지했다. 실제 20㎏ 중량 조끼를 착용한 보행 실험에서 로봇 착용 시 종아리 근육 활동은 약 21%, 허벅지 근육 활동은 약 17% 감소해 근육에 가해지는 부담이 줄어드는 것으로 확인됐다.
연구팀은 이를 위해 가볍고 강도 높은 폴리아미드12(PA12) 소재로 프레임을 제작하고 전장부는 최적화 설계로 3셀 배터리를 탑재했다. 구동부에는 토크 밀도가 높은 소형 서보(Servo)모터를 적용해 줄어든 크기에도 충분한 힘을 낼 수 있도록 했다. 또 내부 저항을 0.2뉴턴미터(Nm) 수준으로 낮춰 전원이 꺼져 있어도 로봇을 착용하지 않은 것처럼 무릎을 편하게 굽히고 펼 수 있도록 했다.
안 수석연구원은 “에어니는 근육 활동을 줄여 보행을 비롯해 착석, 기립, 계단 및 경사로 이동 등 다양한 상황에서 효과를 발휘한다”며 “산업현장 근로자는 물론 일반 성인까지 다양한 사용자가 활용할 수 있도록 연구를 지속할 계획”이라고 말했다.
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