문제는 가격. 웬만한 제품은 자동차 1대 값을 호가한다. 게다가 콘센트 전원에서 전력을 공급받아야해 자유로운 이동도 어렵다.
그러던 2012년 하반기 미국 펜실베이니아대학 기계공학과 학생 4명이 팀을 꾸려 이 난제를 해결할 외골격 개발에 착수했다. 그리고 두 학기 동안 주중 저녁과 주말을 온전히 반납하며 땀을 쏟은 끝에 가볍고도 강하며, 효율이 뛰어나면서도 저렴한 로봇 외골격 ‘타이탄 암’이 세상에 모습을 드러냈다.
학생들에 따르면 타이탄 암은 액추에이터를 조절해 재활치료 시 착용자에게 추가 저항력을 가할 수 있다. 반대로 힘을 써야 할 때는 최대 18㎏의 중량을 더 들 수 있는 파워를 보태준다.
개발팀은 착용자의 사용편의성 제고를 위해 기존 외골격보다 프레임을 얇게 만들고 싶었다. 그래서 외골격의 관절에 장착하는 게 상례였던 액추에이터를 배낭 속으로 옮겼다. 또 로드베어링(load-bearing)을 알루미늄으로 제작, 중량 감소와 전력소모 최소화를 꾀했다. 특히 맥길 학생이 팔의 움직임을 추적하고, 데이터를 무선 전송해주는 소프트웨어 및 센서 패키지를 개발한 덕분에 집에서 타이탄 암을 사용하는 환자들의 재활과정을 물리치료사들이 원격 모니터링할 수도 있다.
2,000달러짜리 시제품에 대해 뇌졸중 환자를 비롯한 잠재고객들이 많은 격려와 찬사를 보내면서 학생들은 현재 한층 개선된 2세대 모델의 설계에 돌입했다.
“3D 프린터를 활용, 환자의 몸에 최적화된 부품을 제작할 방안을 모색 중입니다.”
[How it works]
1 전원
재충전 없이 24시간 동안 동력을 제공하는 리튬 폴리머 배터리팩이 채용돼 있다.
2 근육
배낭 속 전기모터가 강철 케이블을 감아 도르래 형태의 축바퀴(pulley)를 회전시킴으로써 팔을 움직인다. 또한 비티[좌측 여성]가 설계한 보조시스템이 타이탄 암의 중량을 허리 벨트와 팔목의 띠, 등판 부분으로 적절히 분배시켜 착용자의 육체적 부담을 경감시켜준다.
3 두뇌
착용자가 리모컨을 통해 명령을 내리면 소프트웨어가 관절 부위에 내장된 자력 센서들의 위치를 파악하면서 팔의 움직임을 제어한다.
79만5,000명 미국 내 연간 뇌졸중 환자수.
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