누워서 재활하는 ‘맞춤형 로봇’ 개발…근육사용 73%↑

GIST-옵토닉스-화순전남대병원 ‘필라테스봇’ 공동 개발 거동 어려울땐 힘 보태고, 스스로 움직일 땐 저항 가해 ⓒ뉴시스 광주과학기술원(GIST)이 침대에서 일어나거나 이동하기 어려운 환자도 누운 자세로 재활운동을 할 수 있도록 돕는 맞춤형 침상 재활로봇 ‘필라테스봇(Pilates-Bot)’을 개발했다. 이 로봇은 환자의 체형과 관절 가동 범위에 맞춰 운동 경로와 힘을 조절하는 기술을 적용, 병원과 지역사회 돌봄 현장에서 활용할 수 있다.15일 지스트에 따르면 이 대학 인공지능(AI)학과 강지연 교수 연구팀이 ㈜옵토닉스, 화순전남대학교병원과 공동으로 필라테스봇을 개발했다. 이 로봇은 바퀴가 달린 모듈형 프레임을 침대 주변에 배치하는 방식으로 환자를 재활 장비가 있는 곳으로 옮기는 부담을 줄였다. 무거운 모터는 프레임에 설치하고 가벼운 케이블로 다리 보조기에 힘을 전달해 환자 다리에 연결되는 장치의 무게도 줄였다.핵심 기술은 사용자의 움직임에 따라 보조와 저항을 조절하는 ‘필요에 따른 보조·저항(ARAN)’ 제어 방식이다. 목표 동작 수행이 어려울 때는 필요한 힘을 보태고, 스스로 움직일 수 있을 때는 반대 방향으로 적절한 저항을 가해 근육 사용을 유도한다. 건강한 성인 8명을 대상으로 한 실험에서는 새로운 제어 기술 적용 시 근육의 전기적 활동을 나타내는 신호가 기존 보조 중심 방식보다 73% 높게 나타났으며 저항력도 3.5배 높아졌으나 목표 관절 움직임의 범위와 동작 정확도는 유지됐다고 연구팀은 전했다.필라테스봇에는 목표 위치와 실제 움직임을 비교할 수 있는 화면과 운동 자세를 확인하는 카메라도 탑재했다. 현재 연구팀은 AI로 자세를 분석해 교정 방법을 안내하는 기능을 개발 중이며, 시제품 제작을 마치고 의료기기 인허가를 위한 성능·안전성 시험과 기술문서를 준비하고 있다. 강지연 교수는 “환자를 재활 장비로 옮기는 부담을 줄이고 개인의 운동 능력에 맞춰 재활 운동을 할 수 있도록 개발한 로봇”이라며 “실제 사용자의 요구를 반영해 병원과 지역사회 돌봄 현장에서 활용할 수 있도록 기술력을 높이겠다”고 말했다.[전남광주=뉴시스]