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2018 평창 동계 올림픽과 로봇③ 작지만 강한 힘, 로봇 올림픽을 완성하다

두 달 동안 숨 가쁘게 달려온 2018 평창 동계올림픽과 패럴림픽이 마침내 그 여정을 끝냈다. MFG도 이번 대회에서 활약한 로봇과 기술을 소개하며 여정을 함께했다. 이번 기사는 그 마지막 시리즈로, 하지 마비 장애인이 로봇을 입고 패럴림픽 성화 봉송에 나선 이야기와 재활 로봇에 적합한 통합 드라이브를 소개한다.

이용로 주자가 SG로보틱스에서 제작한 맞춤형 보행보조 로봇 '워크온(WalkOn)'을 입고 패럴림픽 성화 봉송을 하고 있다.
이용로 주자가 SG로보틱스에서 제작한 맞춤형 보행보조 로봇 ‘워크온(WalkOn)’을 입고 패럴림픽 성화 봉송을 하고 있다.

지난 3월 3일 열린 2018 평창 동계패럴림픽대회 성화 봉송의 첫 번째 주자는SG로보틱스에서 제작한 맞춤형 보행보조 로봇 ‘워크온(WalkOn)’을 입고 등장했다. 장애인 테니스 선수 출신이자 장애인 1호 체육학 박사인 이용로 주자가 바로 그 주인공. 워크온 개발자 공경철 대표와 함께 성화 봉송의 첫 스타트를 끊으며 장애를 극복하기 위한 첨단 기술을 선보였다.

로봇, 기적을 선사하다

일반적으로 하지 마비 장애인은 평생을 휠체어에 의지하며 살아가고, 다시 걷게 되는 건 영화나 드라마에서나 가능한 기적이라고 생각한다. 하지만 재활 로봇을 입는다면 그 기적은 일상이 된다. 이 주자는 27년 전 교통사고로 하반신이 완전히 마비됐다. 이번 성화 봉송을 위해 한 주에 3번, 하루에 3시간씩 총 3개월 동안 로봇 착용하고 걷는 훈련을 받았다. 짧은 훈련 시간이었지만, 당당한 걸음을 선보이며 하반신 마비 장애인도 걸을 수 있다는 기적을 선보였다.

SG로보틱스에서 제작한 맞춤형 보행보조 로봇 '워크온(WalkOn)’
SG로보틱스에서 제작한 맞춤형 보행보조 로봇 ‘워크온(WalkOn)’

세계 3위 기술의 비결

워크온은 걷지 못하는 하지마비 장애인과 노약자가 옷처럼 입고 걸을 수 있는 웨어러블 재활 로봇으로 2016년 10월 스위스에서 열린 사이배슬론 대회의 ‘엑소레이스’ 종목에서 3위를 차지하며 세계적으로 기술력을 입증받았다. 기적을 펼친 기술에는 작고 강한 모터가 숨어있다. 착용자의 하중 부담을 최소한으로 줄이면서 가벼우면서 착용감이 훌륭해 자연스러운 동작이 가능한 로봇을 만들기 위해서 모터의 역할이 매우 중요하다. 워크온에는 총 16개의 모터와 8개의 엔코더가 고관절 쪽에 장착됐다. 이외의 제어기는 허리를 받쳐주는 백팩에 위치한다. 다리에는 무릎과 엉덩이 관절을 동시에 구동하는 이관절근 구조를 이용해 힘을 전달한다.

까다로운 선정 조건을 충족 시킨 모터는?

워크온의 모터의 선정 조건은 꽤 까다롭다. 첫 번째, 착용자의 하중 전체를 지탱하며 안정감을 줄 수 있도록 토크가 클 것. 두 번째, 착용자가 입고 벗기기 쉽도록 크기는 작고 무게는 가벼울 것. 워크온의 제작사 sg로보틱스는 이 조건을 충족할 작고 가벼우면서 동시에 매우 큰 토크의 모터로 맥슨의 BLDC 모터를 선정했다. 공 대표는 “맥슨 모터는 다양한 종류의 모터군을 보유하고 있어서 착용자의 상태에 따라 출력이 다른 모터를 사용할 수 있다. 또한, 안정성과 내구성이 뛰어나서 로봇의 신뢰성을 높일 수 있다”고 모터 선정 이유를 밝혔다.

IBM 산하의 연구소 윈터그린 리서치가 발표한 재활 로봇 시장 전망 보고서에 따르면 2020년까지 재활 시장 로봇 규모가 지금보다 3배가량 성장하리라 전망했다.
IBM 산하의 연구소 윈터그린 리서치가 발표한 재활 로봇 시장 전망 보고서에 따르면 2020년까지 재활 시장 로봇 규모가 지금보다 3배가량 성장하리라 전망했다.

맥슨의 새로운 드라이브 모듈 Exoskeleton

Exoskeleton 드라이브
Exoskeleton 드라이브

전반적인 재활 로봇 시장의 파이가 커지고 있는 흐름에 발맞춰 맥슨 모터는 Exoskeleton 모듈을 통합 드라이브 시스템의 형태로 새롭게 선보였다. Exoskeleton 드라이브는 맥슨 EC 90 프레임리스 플랫 모터+맥슨 149:1 기어헤드+듀얼 엔코더+맥슨 위치제어기 EPOS4로 구성된 웨어러블 로봇에 적용하기 적합한 통합 시스템이다.

맥슨 EC 프레임리스 플랫 모터
맥슨 EC 프레임리스 플랫 모터
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맥슨 EPOS4 위치제어기

맥슨 EC 90 프레임리스 플랫 모터는 BLDC 모터로 외부의 다극 회전자에 의한 높은 토크, 개방형 설계로 높은 토크에서도 우수한 방열 기능과 제한적인 공간에 유리한 플랫 디자인이 특징이다. EC 90 프레임리스 플랫 모터는 전자기 유도 방식의 인크리멘탈 엔코더를 내장하였으며 유성기어 박스의 출력단에는 앱솔루트 엔코더를 결합해 정확도와 안정성을 높였다. 149:1 기어는 플랫한 디자인의 유성 감속기를 적용하여 컴팩트한 사이즈를 유지하고도 90%의 높은 효율을 보장한다.

맥슨 EPOS4 위치제어기는 모듈 타입과 하우징 타입의 두 가지 컨셉으로 제공하고 있다. 모듈 타입의 경우 사용자에 따라 커넥터 보드와 결합하여 간편하게 커스터마이징 할 수 있는 합리적인 가격의 고객 맞춤형 컴팩트 솔루션이다. CANopen, USB, RS232의 인터페이스를 기반으로 하며 하우징 타입의 경우 별도의 EtherCAT 네트워크 옵션 카드를 장착하여 EPOS4 위치제어기를 EtherCAT Slave로 사용할 수 있다. 다양한 구동 모드와 아날로그 및 디지털 I/O 명령 옵션, FOC(Field Oriented Control)과 같은 최첨단 제어 특성을 결합하여 의료장비, 로보틱스 및 자동화산업 분야까지 폭넓게 적용할 수 있다.

휴보, 워크온, 스키 로봇, 마스코트 로봇 등 동계 올림픽과 패럴림픽 기간에 다양한 활약을 펼친 로봇에는 맥슨 모터의 모터가 적용되었다. 모습도 다르고 활용된 분야도 다양한 로봇들은 작지만 강한 맥슨 모터의 원동력을 바탕으로 ‘로봇 올림픽’을 완성, 성공적으로 마무리했다. 앞으로도 맥슨 모터는 고객이 필요로 하는 드라이브의 모든 것을 통합 시스템 형태로 제공해 사용자들이 쉽고 빠르게 솔루션을 도입할 수 있도록 도와줄 예정이다.

Exoskeleton 드라이브의 도입을 원한다면 맥슨모터코리아에 문의하면 되고, 드라이브에 사용된 모터 시리즈 및 제어기는 아래의 링크를 통해 온라인에서 별도로 구매할 수 있다.

맥슨 EC 프레임리스 플랫 모터

맥슨 EPOS4 위치제어기

About 김란영 기자

따끈한 밥 위에 스팸 한 조각처럼 감칠맛 나는 기사로 여러분의 입맛을 책임지겠습니다. 맛있게 읽으세요 :)