Power Assist Robot

파워 어시스트 로봇이라는 것은 사람의 외골격 또는 적당히(?)탑승하여 사람이 내는 힘을 보조적으로 증가시켜주는 로봇을 말한다. 영화에서도 소개가 되었었다. 두가지 소개예를 든다면, 바로 'Iron man'과 'Matrix revolution'이다.
영화 Iron man에서 주인공이 입고 있는 수트가 바로 wearable robot 또는 power assist robot(suit)인 것이다.

그리고, 영화 matrix에서는 탑승형 파워 어시스트 로봇이 나온다. 바로 APU(Armoured Personnel Unit)라는 로봇이다.

이런 로봇은 영화처럼 군용으로 개발되는 것도 있고, 재활 또는 의료용으로 개발되기도 한다. 일단 세계 최초로 상용화를 한 일본의 사이버다인(Cyberdyne)사의 HAL(Hybrid Assistive Limb)를 보자.

HAL의 경우 처음부터 로봇을 사람의 외골격에 부착하여 힘을 보조해주도록 연구/개발 목표를 가진것은 아니었다고 한다. 초기 HAL의 연구에 참여했던 일본 AIST의 이수웅박사의 세미나에서, 처음 시작했던 산카이 요시유키 교수는 그 반대로 생각했었다고 했다. FES(Functional Electric System)이라는.. 즉, 사람의 생체신호를 이용해서 로봇을 제어하는 것이 아닌 FES라는 장치를 이용해서 사람에게 직접 전기신호를 가해서 운동을 하게끔 하는것을 생각했었다고 한다.
처음 나온 HAL-1은 재활용 보조로봇으로 개발되었었고, 고출력을 위해 DC Servo 모터를 이용했으며, 일반 데스크탑 PC에 MS-DOS를 사용하였었고, 너무 많고 굵은 케이블이 PC와 연결되었다고 얘기한다. HAL-1은 보행은 불가능 했다고 한다.
그리고 이후, HAL-3가 등장했는데, 이때는 PC를 사람이 백팩에 매고 다니는 타입이었다고 한다.
그리고, HAL-5가 마지막으로 나왔다. 이때는 상반신이 추가된 형태로 등장했다.

개발된 HAL-5는 아래와 같은 사양을 가진다.

여기서 Operation에서 Hybrid Control System이라고 되어있는데 과연 이것이 무엇일까..
이름에 맞게 여러가지 제어시스템에 섞여서 들어간 것이라고 추측 할 수 있는데, 바로 생체신호를 사용한 제어방법(Voluntary Control)과 일반적인 제어방법(Autonomous Control)이 섞여 있다는 것.
그리고, HAL은 생체신호를 이용한다는 특징이 있는데..
다른 PAS(Power Assist Suit)의 경우 힘센서를 이용하는 방법도 있는데, 외골격과 신체사이에 발생하는 상호작용력을 이용하기 때문에 신체부하를 이용한 운동은 제어가 불가능 하다는 단점이 있다한다. (정확히 어떤 의미인지는 잘 모르겠다..ㅡ_ㅡ;;)
하지만, 표면근전위를 이용할 경우 측정된 데이터로 관절의 토크를 추정하여 이것으로 해당관절의 모터로 동작시켜 운동에 부족한 관절의 토크를 보조받을 수 있는 것이다. 참고로 표면근전위를 이용할 경우 근전위측정 부터 근육의 수축력 발생까지 시간지연이 있다고 하는데 이것을 EMD(Electro-Mecahnical Delay)라고 하는데, 30~40ms정도의 딜레이가 있다고 한다.
다시말하면, 근전위가 발생하고 근육이 실제로 움직일때까지 약간의 딜레이가 발생한다는 것이다.

자세한 내용은 Cyberdine 사이트를 참조
http://www.cyberdyne.jp/