광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 김경중·김승준 인공지능(AI)융합학과 교수팀이 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구팀과 공동으로 AI 기술을 적용해 고령자에게 보다 안전하고 직관적인 이동 지원을 제공하는 보행 보조 로봇 '적응형 워커(Adaptive Walker)'를 개발했다고 11일 밝혔다.
보행 보조 기술은 발전을 거듭해 왔지만, 인지 기능이 저하된 고령자의 경우 조작이 어렵고, 다양한 실내·외 환경에 즉각적으로 대응하기 어려운 한계가 있었다. 특히 경사로에서의 균형 유지나 보행 속도 조절은 실사용에서 큰 장애물로 작용해 왔다.
연구팀은 사용자의 인지 부담을 최소화하고, 환경에 능동적으로 대응할 수 있는 AI 기반의 보행 보조 로봇 '적응형 워커'를 개발했다. 사용자 의도에 따라 속도를 자동 조절하는 기능과 경사로에서도 안정적인 자세를 유지하도록 돕는 두 가지 핵심 기능을 탑재했다.
무엇보다 촉각 센서를 이용한 속도 제어가 가능하다. 적응형 워커 팔받침 부분에는 GIST와 MIT와의 공동연구로 개발한 고해상도 촉각 센서가 부착했다. 센서는 사용자의 팔 움직임을 정밀하게 감지하며, 수집한 데이터를 인공신경망 기반의 AI 모델이 분석해 사용자가 의도한 가속도를 예측한다. 이 예측 정보는 로봇의 모터 제어에 반영되어 별도의 버튼 조작 없이 사용자의 자연스러운 움직임만으로도 속도를 조절할 수 있다.
연구팀 실험 결과, 사용자의 보행 속도를 20% 이내의 오차로 정확히 추종해 직관적인 속도 제어의 유효성이 입증됐다.
관성 센서를 활용해 자세 조절도 할 수 있다. 로봇에는 지면의 기울기를 실시간으로 감지하는 관성 측정 센서(IMU)를 탑재했다. 경사로에 진입했을 때 로봇이 이를 감지하고 앞 또는 뒤쪽 다리 길이를 자동 조절함으로써 사용자의 균형을 효과적으로 유지시킨다. 실제 실험에서도 로봇이 1도 이내의 오차로 수평을 유지하며 경사로에서도 안정적인 자세를 확보할 수 있음을 확인했다.
적응형 워커 로봇은 기존 보행 보조 장치의 한계로 지적되던 조작의 복잡성과 안정성 문제를 극복해 고령자에게 보다 안전하고 직관적인 이동 지원을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
김경중 교수는 “이번 연구는 보행이 불편한 고령자에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 기술적 해법을 제시한 것”이라며, “앞으로도 더 많은 기능을 갖춘 차세대 보행 보조 장치를 개발해 고령자의 이동 편의성을 극대화해 나갈 계획”이라고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
