기계연, 뇌졸중 환자 위한 맞춤형 재활치료 로봇 개발 외국산 대비 1/10 가격대 상용화 목표로 중소기업과 연구 전 세계적으로 고령화 사회의 급속한 전개 및 장애 인구 증가로 인해 고령자와 장애인의 재활 치료와 활동 보조를 위한 재활로봇의 필요성이 대두되고 있다. 재활치료로봇은 정량화된 입출력 측정을 바탕으로 현재의 임상척도(clinical scale)로는 측정할 수 없는 부분의 측정 및 정밀한 치료수행을 통해 재활치료의 효과를 극대화시키는 로봇을 말한다. 최근에는 단순히 로봇에 의한 수동적인 동작 치료 수준을 넘어서 사용자의 의지에 따라 능동적으로 재활로봇을 제어할 수 있는 인터페이스와 사용자의 상태를 고려한 맞춤형 재활치료를 제공할 수 있는 재활치료로봇 및 치료 프로토콜의 개발이 요구되고 있다. 미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택, 이하 기계연)은 최근 의료지원로봇연구실 우현수 박사팀이 휴머노이드 로봇이나 최첨단 산업용 로봇에만 사용하던 경량 고출력 통합구동모듈 기술을 적용해 뇌졸중으로 마비된 손, 팔, 어깨 등 상지관절(上肢關節)의 재활치료에 효과적인 로봇을 개발했다고 밝혔다.통합구동모듈이란 여러 가지 센서 및 부품들을 통합한 집합체로, 로봇의 관절마다 위치해 관절을 움직이게 하는 장치 (이번 재활로봇에 활용된 통합구동 모듈 출력은 1kg 기준 29.8Nm)다.기계연이 개발한 로봇은 기존(7개 수준) 보다 많은 11개의 로봇 관절을 사용해 상지관절별 최적화된 치료가 가능하면서도 로봇 무게는 약 20% 줄여 환자 어깨의 염증 유발 가능성 등을 최소화한 것이 특징이다. 로봇 관절은 회전축의 역할을 하며, 로봇 관절이 많아질수록 여러 방향으로 움직일 수 있어 다양한 재활 치료가 가능하다. 한쪽 방향으로만 움직일 수 있었던 기존 재활로봇의 어깨움직임을 상하, 좌우, 전후 모든 방향으로 움직일 수 있도록 개선함으로써 자연스러운 재활운동이 가능하도록 했다.정해진 경로를 따라 환자의 몸을 움직이는 것에만 주력하던 기존 로봇과 달리, 각 관절마다 힘 센서를 설치해 환자의 장애 정도에 맞춰 세밀하게 움직임을 도와주고 방해하는 힘을 조절할 수도 있어 재활치료의 효과도 높다.기계연은 기술 상용화를 위해 올해 6월부터 의료용 로봇 제조 전문 중소기업 ㈜사이보그-랩과 협력연구를 진행 중이다.협력 연구의 목표는 3년 내 현재 1.5~3.5억원 수준인 외국산 어깨․팔꿈치 관절 재활 로봇을 대체할 수 있는 3천만원대의 국산 로봇을 개발하는 것이다.상용화에 성공할 경우 외산로봇 대체 및 재활로봇 보급이 가능할 것으로 보이며, 가격 경쟁력을 무기로 해외 수출도 기대된다.연구책임자인 우현수 박사는 “이번 재활로봇 개발은 기계연이 보유하고 있는 산업용 로봇 설계 및 제어 원천기술이 있어 가능했다”며 “중소기업과의 협력을 통해 가격 경쟁력과 치료효과가 모두 뛰어난 상용제품을 개발해 재활 의료기기 발전에 힘쓰고 싶다”고 밝혔다.

기계연, 뇌졸중 환자 위한 맞춤형 재활치료 로봇 개발

외국산 대비 1/10 가격대 상용화 목표로 중소기업과 연구

기사입력 2015-08-21 07:06:14

[산업일보]
전 세계적으로 고령화 사회의 급속한 전개 및 장애 인구 증가로 인해 고령자와 장애인의 재활 치료와 활동 보조를 위한 재활로봇의 필요성이 대두되고 있다. 재활치료로봇은 정량화된 입출력 측정을 바탕으로 현재의 임상척도(clinical scale)로는 측정할 수 없는 부분의 측정 및 정밀한 치료수행을 통해 재활치료의 효과를 극대화시키는 로봇을 말한다. 최근에는 단순히 로봇에 의한 수동적인 동작 치료 수준을 넘어서 사용자의 의지에 따라 능동적으로 재활로봇을 제어할 수 있는 인터페이스와 사용자의 상태를 고려한 맞춤형 재활치료를 제공할 수 있는 재활치료로봇 및 치료 프로토콜의 개발이 요구되고 있다.

우현수 박사가 상지 재활치료 로봇과 연동된 치료 프로그램을 활성화시키고 로봇을 착용한 모습

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택, 이하 기계연)은 최근 의료지원로봇연구실 우현수 박사팀이 휴머노이드 로봇이나 최첨단 산업용 로봇에만 사용하던 경량 고출력 통합구동모듈 기술을 적용해 뇌졸중으로 마비된 손, 팔, 어깨 등 상지관절(上肢關節)의 재활치료에 효과적인 로봇을 개발했다고 밝혔다.

통합구동모듈이란 여러 가지 센서 및 부품들을 통합한 집합체로, 로봇의 관절마다 위치해 관절을 움직이게 하는 장치 (이번 재활로봇에 활용된 통합구동 모듈 출력은 1kg 기준 29.8Nm)다.

기계연이 개발한 로봇은 기존(7개 수준) 보다 많은 11개의 로봇 관절을 사용해 상지관절별 최적화된 치료가 가능하면서도 로봇 무게는 약 20% 줄여 환자 어깨의 염증 유발 가능성 등을 최소화한 것이 특징이다. 로봇 관절은 회전축의 역할을 하며, 로봇 관절이 많아질수록 여러 방향으로 움직일 수 있어 다양한 재활 치료가 가능하다.

기계연에서 개발한 맞춤형 상지재활치료 로봇

한쪽 방향으로만 움직일 수 있었던 기존 재활로봇의 어깨움직임을 상하, 좌우, 전후 모든 방향으로 움직일 수 있도록 개선함으로써 자연스러운 재활운동이 가능하도록 했다.

정해진 경로를 따라 환자의 몸을 움직이는 것에만 주력하던 기존 로봇과 달리, 각 관절마다 힘 센서를 설치해 환자의 장애 정도에 맞춰 세밀하게 움직임을 도와주고 방해하는 힘을 조절할 수도 있어 재활치료의 효과도 높다.

기계연은 기술 상용화를 위해 올해 6월부터 의료용 로봇 제조 전문 중소기업 ㈜사이보그-랩과 협력연구를 진행 중이다.

협력 연구의 목표는 3년 내 현재 1.5~3.5억원 수준인 외국산 어깨․팔꿈치 관절 재활 로봇을 대체할 수 있는 3천만원대의 국산 로봇을 개발하는 것이다.

상용화에 성공할 경우 외산로봇 대체 및 재활로봇 보급이 가능할 것으로 보이며, 가격 경쟁력을 무기로 해외 수출도 기대된다.

연구책임자인 우현수 박사는 “이번 재활로봇 개발은 기계연이 보유하고 있는 산업용 로봇 설계 및 제어 원천기술이 있어 가능했다”며 “중소기업과의 협력을 통해 가격 경쟁력과 치료효과가 모두 뛰어난 상용제품을 개발해 재활 의료기기 발전에 힘쓰고 싶다”고 밝혔다.

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홍보영 기자 papersong@kidd.co.kr

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산업1부 홍보영 기자입니다. 국내외 무역과 로봇, IoT, 기계·금형산업에 대한 참 소리를 전합니다.^^