GIST·옵토닉스·화순전남대병원 공동 개발…힘 보태고 저항도 거는 맞춤형 제어 적용
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침대에서 일어나기 어려운 환자가 누운 채로 다리 재활운동을 할 수 있는 로봇이 나왔다.
광주과학기술원(GIST)은 강지연 AI학과 교수 연구팀이 옵토닉스, 화순전남대학교병원과 함께 맞춤형 침상 재활로봇 '필라테스봇'을 개발했다고 15일 밝혔다.
오래 누워 지내는 환자는 근육이 약해지고 관절이 굳어 꾸준한 운동이 필요하지만, 운동 장비까지 이동하는 것부터가 쉽지 않다. 돌봄 인력 고령화로 환자를 옮기고 운동을 돕는 부담도 커지고 있다. 연구팀은 환자를 장비로 옮기는 대신 로봇을 침대로 가져오는 방식에 착안했다.
필라테스봇은 침대 주변에 설치해 다리를 들어 올리거나 옆으로 벌리는 운동을 돕는다. 무거운 모터는 바퀴 달린 모듈형 프레임에 달고, 가벼운 케이블로 다리 보조기에 힘을 전달하는 '케이블 구동 방식'을 적용해 환자 다리에 걸리는 장치 무게를 줄였다.
핵심은 '필요에 따른 보조 및 저항(ARAN)' 제어 기술이다. 환자가 목표 동작을 따라가기 어려울 땐 필요한 만큼만 힘을 보태고, 스스로 움직일 수 있을 땐 반대 방향으로 힘을 가해 근육 사용을 유도한다. 계속 도와주기만 하는 기존 재활로봇과 달리 환자가 직접 근육을 쓰게 만드는 것이다.
건강한 성인 8명을 대상으로 한 실험에서 새 기술을 적용하자 근육의 전기적 활동 신호가 기존 방식보다 73% 높게 나타났다. 로봇이 가한 저항력은 3.5배 커졌지만 관절 가동범위와 동작 정확도는 유지됐다.
연구팀은 시제품 제작을 마치고 의료기기 인허가를 위한 성능·안전성 시험을 준비하고 있다. 카메라로 운동 자세를 분석해 교정 방법을 안내하는 AI 기능도 개발 중이다.
강 교수는 "환자를 재활 장비로 옮기는 부담을 줄이고 침대에서도 개인 능력에 맞춰 재활운동을 할 수 있도록 개발했다"며 "병원과 지역사회 돌봄 현장에서 활용할 수 있도록 기술을 고도화하겠다"고 말했다.
