미국 미시간 기술 대(Michigan Technological University)의 공학자들이 어디로 가고 있는지를 볼 수 있게 하는 로봇 의족을 가능케 하는 컴퓨터로 제어되는 카메라를 개발하였다.
미국 미시간 기술 대의 기계공학자인 모 라스트가(Mo Rastgaar)는 더 나은 로봇 의족을 개발하는 데에 있어 큰 걸음을 디딜 만반의 태세를 갖추고 있다.
모 라스트가 연구팀은 이미 자연스러운 걸음걸이에 필적할 운동 범위를 제공하는 시작품을 개발하였다. 다음 단계로 연구팀은 로봇 의족에 무엇인가 다른 어떤 것을 부여하려는 목표를 가지고 있다. 그것은 바로 눈이다.
“우리는 인공 시각 시스템을 개발하고 있다"고 모 라스트가가 말했다. 핵심 부품은 저가의 카메라와 컴퓨터로 제어되는 구동기이다. 여기서 컴퓨터로 제어되는 구동기는 케이블 시스템을 통하여 로봇 의족의 발목 위치를 조절한다.
“카메라는 지면의 윤곽을 식별할 수 있으며, 컴퓨터는 착용자가 다리를 어떻게 움직일 것인가에 기초하여 다음의 발자국이 어디에 내디뎌질지를 알게 될 것이다. 그리하여 컴퓨터는 카메라로부터의 정보를 분석하고, 당신이 생물학적인 발과 발목으로 수행하는 것과 똑같이 로봇 발목에 정확한 각도 및 강성을 부여할 것”이라고 모 라스트가가 설명하였다.
이런 식으로 착용자가 계단을 오르든지, 도로 상의 움푹 팬 곳을 성큼성큼 걷든지 로봇 발목은 다양한 상황에서 정확하게 적응할 수 있다.
또한, 모 라스트가 연구팀은 구동기의 설계를 정교화하여서 더 가볍고 더 유선형으로 만들었다. 로봇 의족은 자전거의 브레이크 케이블과 유사하게 케이블을 이용하여 움직이기 때문에 구동기는 착용자가 매 걸음마다 이동시켜야 하는 로봇 의족에 설치될 필요가 없다. 대신에 구동기는 예를 들어 주머니에 넣고 다니거나, 지퍼 달린 작은 주머니를 이용하여 휴대할 수 있다.
“또한, 이 새로운 구동기 시스템은 쉽게 제거될 수 있을 것이다. 따라서 착용자는 자신의 필요성에 따라 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 만약 착용자가 집안에 머물 예정이라면, 수동 의족을 착용하여 집안을 돌아다니는 것이 더 간단할 것”라고 모 라스트가가 말했다.
종국적으로 이러한 로봇 발목이 연구실에서 나와 보도에서 실제 사용될 수 있기를 모 라스트가는 희망하고 있다. “언젠가 이것이 시장에서 팔려서 사람들을 실제로 돕게 될 수 있기를 희망한다”고 모 라스트가가 말했다.
이 연구는 미국 국립 과학 재단(NSF: National Science Foundation)으로부터 5개년간의 신진교수 경력 개발 프로그램(CAREER: Faculty Early Career Development)에 의하여 부분적으로 지원되고 있으며, 이 기술에 대하여 예비출원(provisional application)이 수행되었다.
미국에서 예비출원은 출원일을 우선 확보하기 위하여 행하는 출원으로, 예비출원에 대해서는 실체심사가 이루어지지 않으며, 예비출원일로부터 12개월이 지나도록 정규출원이 이루어지지 않으면 포기한 것으로 자동 간주된다. 정규출원(non-provisional application)은 특허획득을 위해 통상적으로 수행하는 출원 절차를 의미하며, 선서(oath) 또는 선언서(declaration), 명세서(specification), 특허청구범위(claims), 정보공개 진술서(information disclosure statement, IDS) 등의 제출이 요구된다.
이 연구에는 모 라스트가 이외에도 미시간 기술 대의 기계공학과 조교수인 니나 마모우디언(Nina Mahmoudian), 박사 후보인 에반드로 피칸하(Evandro Ficanha), 박사 과정생인 구이헤르메 리베이로(Guilherme Ribeiro), 미국 미네소타 주의 메이요 의료원(Mayo Clinic)에서 생체 역학 및 운동 분석 연구소의 교수이자 책임자인 켄톤 카프만(Kenton R. Kaufman), 미국 매사추세츠 공대(MIT)의 생체 역학 및 인간 재활 연구소(Newman Laboratory for Biomechanics and Human Rehabilitation)의 교수이자 책임자인 네빌 호간(Neville Hogan) 등이 참여하고 있다.
