호치민시 SHTP 연구소 연구팀이 만든 로봇 골격은 인간 다리와 유사한 작동 메커니즘을 갖추고 있어 뇌졸중이나 다리 부상을 입은 사람들에게 물리 치료를 제공합니다.
이 제품은 호치민시 하이테크 파크(SHTP 랩스) 연구개발 센터 정밀기계 및 자동화 연구소 소속 과학자 5명이 지난 3년간 여러 대학과 협력하여 개발했습니다. SHTP 랩스 정밀기계 및 자동화 연구소 소장인 부이 꽝 빈(Bui Quang Vinh) 마스터에 따르면, 이 로봇 골격(외골격)은 사람들이 지면에서 편리하게 이동하면서 앉고 일어서고 균형을 유지할 수 있도록 지원하는 것을 목표로 합니다. 이 제품은 다리 부상 환자, 뇌졸중 환자의 재활 훈련에 적합합니다. 또한, 보조 기능을 통해 무거운 물건을 운반하거나 장거리 행군 중인 군인들을 지원할 수도 있습니다.
이 그룹의 아이디어는 시중에 나와 있는 제품들이 다리 전체가 아닌 다리의 여러 관절을 주로 운동시킨다는 사실에서 비롯되었습니다. 또한, 운동 시 사용자는 한 자리에 머물러야 하고, 실제 걷는 경험을 하지 못하여 쉽게 지루함과 비효율성을 겪을 수 있습니다. 로봇 골격을 사용하면 환자가 스스로 걸을 수 있는 경험을 할 수 있어 다리 근육의 활동을 돕고 회복을 촉진할 수 있습니다.
연구팀의 실험적 로봇 외골격 다리 재활. 영상 : 연구팀
로봇 골격은 주로 알루미늄으로 제작되었으며, 무게는 약 20kg입니다. 연령과 신체 조건에 따라 다리 높이에 맞게 높이를 조절하여 사용할 수 있습니다. 골격 관절에는 400W 용량의 전기 모터 4개가 있으며, 기어박스를 통해 속도를 조절하여 다양한 운동 강도에 맞게 사용할 수 있습니다.
빈 마스터에 따르면, 모터는 훈련 과정 중 움직이지 않도록 하는 컴팩트한 디자인과 미적인 측면을 모두 충족해야 하므로 매우 중요한 역할을 하지만, 다리의 하중을 견딜 수 있도록 충분한 용량을 갖춰야 합니다. 그는 "다른 손 재활 훈련 장비와 달리, 다리 훈련 로봇 골격은 무게 중심을 잘 잡고 사용 중 넘어지지 않아야 합니다."라고 말했습니다. 무게 중심을 유지하기 위해 연구팀은 균형 유지를 위한 분석을 수행하고 전동 실린더가 장착된 팔걸이 프레임을 이용한 기립 및 착석 지원 시스템을 개발했습니다. 팔걸이 프레임을 사용하면 환자는 다리 운동 시 기립, 착석, 균형 유지를 연습할 수 있습니다.
시스템의 전원에는 20Ah 리튬 배터리 2개가 포함되어 있으며, 로봇 골격용 배터리 1개, 팔걸이 프레임용 배터리 1개, 그리고 제어 회로용 배터리 1개가 있습니다. 두 시스템은 연결 케이블을 통해 동시에 작동하거나 사용 목적에 따라 독립적으로 작동할 수 있습니다. 제품에는 비상 버튼이 있어 운동 중 사용자에게 위험할 수 있는 오류 발생 시 모든 시스템 작동을 중단할 수 있습니다.
이 팀은 시뮬레이션 도구를 활용하여 운동 관리 소프트웨어를 개발합니다. 운동 과정을 통해 다리 관절 각도 변화, 각 걸음 거리 등의 데이터가 제공되어 의사가 환자에게 적합한 강도의 운동을 설정할 수 있도록 합니다.
연구팀은 가까운 미래에 재활 병원과 협력하여 다수의 환자에게 시스템을 시험하여 효과를 평가하고, 이를 바탕으로 제품을 최적화하여 상용화를 목표로 할 예정입니다. 또한, 발에 부착하여 운동 강도를 측정하는 센서를 설계하고, 인공지능을 적용하여 환자의 운동 요법 데이터를 분석하여 더욱 최적화된 운동을 제공할 계획입니다. 빈 마스터는 "이는 학제간 연구 방향이므로, 제품을 완성하고 실현하기 위해서는 많은 전문가, 특히 의료 기관의 참여가 필요합니다."라고 말했습니다.
연구팀이 설계한 재활 외골격. 사진: 연구팀
호치민시 자동화 협회 회장이자 부교수인 레 호아이 꾸옥 박사는 베트남의 다리 외골격 연구는 대부분 과학적 주제에 국한되어 있으며, 실용적인 응용 분야를 갖춘 상용 제품이 많지 않다고 지적했습니다. 그는 팔과 다리 재활용 외골격은 다양한 차이점과 복잡성을 가지고 있다고 평가했습니다. 하지만 다리 훈련 시스템은 앉기, 서기, 걷기 등 환자의 체중을 지탱할 수 있어야 하며, 이는 각 환자의 신체 상태와 회복 상태에 따라 달라지므로 정확한 계산이 필요합니다.
그는 연구팀의 연구가 현재 초기 단계라고 말했습니다. 상용화를 위해서는 많은 환자를 대상으로 테스트하고, 환자의 경험을 평가하고, 디자인과 비용을 최적화하여 기술과 적정 가격 측면에서 제품을 완성해야 합니다. "연구팀이 재활 전문가 및 병원과 협력하여 테스트를 진행할 수 있도록 지원할 것입니다. 제품 적용을 위해 과학자는 운동 장비를 제공하고, 의사는 각 환자에게 맞는 운동 요법과 조건을 정하는 역할을 합니다."라고 쿠옥 부교수는 말했습니다.
하안
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