한국기계연구원이 단순한 제어 방식으로도 정밀한 손끝 집기와 물체 형상에 맞춘 적응형 파지가 가능한 초경량 로봇의수를 개발하며 기술 혁신을 이뤘다. 특히 단일 구동기로 엄지손가락의 2자유도 움직임을 개별 제어하는 획기적인 메커니즘을 적용해 세계 최고 수준의 사용자 편의성과 경량성을 실현했다. 이는 해외 제품에 의존하고 있는 전동 의수 시장에서 국내 기술 기반 제품의 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다.

국가과학기술연구회 산하 한국기계연구원 대구융합기술연구센터 의료로봇연구실 신민기 선임연구원 연구팀은 링키지-와이어 복합 구동 방식과 부족구동 메커니즘을 적용해 절단 장애인이 간단한 명령으로도 다양한 물체를 안정적으로 잡을 수 있는 초경량 로봇의수를 개발하고, 실제 사용자 대상 시험 평가를 완료했다고 29일 밝혔다.

기존 4절 링크 방식 로봇의수는 고정된 파지 궤적으로 인해 다양한 형상의 물체를 안정적으로 잡기가 어려웠으며, 와이어 방식은 물체 형상 적응에는 효과적이지만 손끝 집기 동작이나 자연스러운 파지 구현에는 한계가 있었다.

반면에 이번 연구에서 두 방식의 장점을 결합한 링키지-와이어 복합 구동 메커니즘을 개발하여 강력한 손끝 집기와 물체 형상 적응이 가능한 자연스러운 파지 동작을 구현했다.

이번 연구에서는 제네바 메커니즘의 간헐적 구동 특성을 활용해 하나의 구동기로 엄지손가락의 내전·외전 및 굴곡·신전 움직임을 개별적으로 제어할 수 있는 부족구동 기반 엄지 메커니즘도 개발했다. 기존 상용 제품들이 수동형 관절이나 2개의 구동기를 사용해 사용성이 제한되거나 무게가 증가하는 문제가 있었던 반면, 이번 기술은 단일 구동기로도 독립적인 2자유도 제어가 가능해 경량성과 사용성을 동시에 만족시킨다.

이 기술은 정밀한 동작 제어가 어려운 절단 장애인들이 간단한 조작만으로 다양한 물체를 쉽게 파지할 수 있도록 돕는다. 또한 부족구동 메커니즘을 통한 경량화로 사용자의 부담을 크게 줄이며, 형상 적응형 파지 기능을 통해 에너지 소비를 절감하여 배터리 사용시간 연장에도 기여할 것으로 기대된다.

현재 본 기술의 핵심 메커니즘에 대한 특허 출원이 완료됐으며, 기술 이전 및 제품화 절차를 진행 중이다.

한국기계연구원 신민기 선임연구원은 “이번에 개발된 로봇의수는 사람들이 물체를 잡을 때 무의식적으로 수행하는 세세한 손동작과 유사하게 작동하여 사용자가 더욱 자연스럽게 신체처럼 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

또한 “향후 휴머노이드 로봇에 적용하면 연산량을 줄여 효율성, 응답 속도, 범용성 측면에서도 뛰어난 성능을 발휘할 것으로 전망된다”고 말했다.

이번 연구는 기계연 기본사업(상하지 운동기능 복원을 위한 인간증진의료 기술 개발) 및 적립금사업(촉감 정보 피드백이 가능한 경량 다자유도 로봇의수 개발)의 지원을 받아 수행됐다.