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수많은 영화와 TV 작품에 등장했던 외골격은 수많은 마비 환자들을 다시 걸을 수 있게 해주는 '갑옷'이 되고 있다. 2013년 베이항대학교 Shuai Mei 팀은 중국 최초의 외골격 로봇을 개발했습니다. 2016년에는 Daai Robot이 발표되었습니다. 10년 이상의 심도 있는 연구 개발 및 시장화 끝에 외골격 로봇의 "검은 기술"은 대학 실험실에서 광대한 재활 시장에 진입했으며 중국 최초의 클래스 II 혁신적인 외골격 의료 기기 및 최초의 칭호를 획득했습니다. 하반신마비, 편마비, 뇌성마비 등 주요 악성질환의 회복이 거의 불가능하다는 딜레마를 의료기기등록증으로 바꿨다. 외골격 로봇의 도움으로 하반신 마비 환자들은 다리 감각을 회복했을 뿐만 아니라 풀 마라톤 걷기까지 완주했습니다. 현재 전국 200~300개 병원에서 다아이 외골격 로봇을 도입하고 있다. 각 기계는 매일 약 16명의 환자에게 재활 훈련을 지원해 재활 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

마라톤 완주를 위해 외골격 착용

베이징 남부 제3순환도로 인근 주거용 건물 사이에 눈에 띄지 않는 재활 센터가 위치해 있습니다. 재활센터에는 뇌졸중, 편마비, 하반신 마비, 뇌성마비 등 환자가 하지 보행 재활 훈련을 수행하는 데 도움을 줄 수 있는 다양한 종류의 '강철 뼈대'가 가득하다. 금요일 오후, 베이징비즈니스데일리 기자는 이곳에서 재활훈련을 받고 있는 샤오하이펑을 만났다.

샤오하이펑은 2017년 사고로 높은 곳에서 떨어졌고, 급히 병원으로 이송된 뒤 척수 손상으로 인해 양쪽 다리가 마비됐다는 진단을 받았다.

Shao Haipeng의 이야기에서 휠체어에 갇힌 것은 이야기의 전반부에 불과합니다. 우연히 Shao Haipeng은 재활 전문가로부터 베이징의 한 회사가 하반신 마비 환자의 회복을 도울 수 있는 최신 외골격 로봇을 개발했다는 ​​사실을 알게 되었습니다. 회사에서는 임상시험 자원봉사자를 모집하고 있습니다. Shao Haipeng은 한 번 해보자는 마음으로 베이징에 왔습니다. 기계의 도움으로 한 달도 채 되지 않아 Shao Haipeng의 하반신의 잃어버린 감각이 천천히 돌아왔고 허벅지 근육이 수축되는 것을 느끼기 시작했습니다.

희망을 본 샤오하이펑은 실험 이후 다시 다아이로봇(Daai Robot)이라는 외골격 로봇 회사에 연락해 당시 거의 시도하지 않았던 외골격 재활훈련을 시작했다. 7년이 지난 오늘, 샤오하이펑은 외골격 로봇 기술의 도움으로 자신의 힘으로 독립적으로 걸을 수 있게 되었습니다.

2018년에도 샤오하이펑은 외골격 로봇을 착용하고 풀마라톤을 완주해 총 9일, 순시간 26시간 만에 1위를 차지했고, 15일 만에 로봇 걷기 마라톤을 완주하는 해외 세계 신기록을 경신했다.

Shao Haipeng과 마찬가지로 점점 더 많은 편마비 및 하반신 마비 환자들이 외골격 기술의 도움으로 다시 걷기 시작하고 있습니다. 베이징 항공 우주 대학의 교수이자 Daai Robot의 창립자이자 회장인 Shuai Mei는 베이징 비즈니스 데일리 기자에게 이렇게 말했습니다. Daai Robot의 외골격 로봇은 외골격 분야에 초점을 맞춘 중국 최초의 과학 기술 기업 중 하나입니다. 전국 200개 기업, 300개 병원에 제품이 적용됐다. 베이징을 예로 들면, 현재 40개 이상의 병원이 Daai 외골격 로봇을 재활 장비로 갖추고 있습니다.

Shuai Mei는 외골격 로봇의 출현으로 환자가 다시 걸을 수 있을 뿐만 아니라 기존의 재활 효율성도 향상된다고 말했습니다. 병원이 2개의 외골격 로봇 재활 장비를 구입하는 경우 각 장치는 매일 최소 16~17명의 환자에게 재활 훈련을 제공할 수 있으며 현재 재활 전문가가 주도하는 재활 모델과 비교하면 효율성과 효율성이 크게 향상됩니다.

"의료산업융합" 대표

외골격 분야의 연구역사로 볼 때, 해외의 연구개발은 국내 연구보다 거의 10년 정도 일찍 시작되었다. 세계 최초의 직립보행 외골격 로봇은 2000년 스위스에서 탄생했습니다. 당시 국내 외골격 분야 연구는 거의 전무했다. 2010년 베이항대학교에서 강의하고 있는 슈아이 메이(Shuai Mei)는 외골격 로봇 연구에 투자하기 시작했습니다.

외골격은 인간의 골격 외에 외부 동력원에 의해 구동되는 또 다른 골격인 것으로 이해된다. 사람을 보행시키려면 외골격이 인간과 유사한 효과를 구현해야 하기 때문에 보행 알고리즘을 통한 재활 보행 시뮬레이션이 연구개발의 핵심 기술이 되었습니다.

Shuai Mei는 구조적 관점에서 볼 때 외골격은 실제로 금속 구조 제품이며 그다지 유연하지 않다고 말했습니다. 사람에게 작용할 때 자유도는 실제 사람의 효과를 시뮬레이션하기 어렵습니다.

이러한 실제 상황을 보고 슈아이메이와 그의 팀은 개발 과정에서 원래 고안한 외골격 로봇을 엉덩이와 무릎 관절에 초점을 맞춰 단순화했습니다. 수평면을 중심으로 두 번의 회전 동작을 수행하여 다리를 올리고 착지하는 자세를 제어했습니다. 땅은 걷는 자세이다. 동시에 하지 근육-골격 생체 공학 로봇의 동적 모델을 구축함으로써 힘과 위치 하이브리드 순응 제어를 기반으로 하는 하지 외골격 로봇의 안정적인 보행 제어가 달성됩니다.

2013년 Shuai Mei 팀은 1세대 외골격 로봇을 개발했습니다. 2016년에 Daai Robotics가 공식적으로 설립되었습니다. 현재 Daai Robot은 6개 시리즈와 10개 이상의 외골격 로봇 제품을 개발했습니다. 한때 대학 연구실에서만 볼 수 있었던 '강철 뼈대'가 시장에 등장했다.

"의학과 산업의 통합"의 대표적인 제품인 외골격 로봇의 연구 개발은 일회성 솔루션이 아니며 시장 테스트를 통해 추가 탐색이 필요합니다. 실제 응용 분야에서 외골격 로봇을 더 많은 질병과 더 긴 질병 기간에 적합하게 만들기 위해 Daai Robot은 허리와 엉덩이 부분에 안전한 균형 이동 스탠드를 추가하여 임상 응용 분야에서 제품의 안전한 보행과 균형을 향상시켰습니다. 이동성 및 재활 효능을 갖춘 이 디자인은 글로벌 원본입니다.

비용 측면에서 외골격 로봇 재료의 높은 비용과 환자의 정확한 일치에 대한 필요성으로 인해 외골격 로봇의 의료용 버전은 쉽게 백만 위안이 들고 가정용으로는 적합하지 않습니다. 비용을 절감하고 개인적인 요구를 충족시키기 위해 Daai Robot은 최근 몇 년간 개인용 외골격 로봇 버전을 개발하기 시작했습니다. 현재 Daai Robot은 20,000위안 이상에서 160,000위안 가격에 이르는 개인용 버전 제품을 출시했습니다. 이러한 외골격 로봇은 목적에 따라 구분되어 일상 재활 및 재활 재활에 사용될 수 있습니다.

저렴한 가격, 경량, AI 기반

국산 외골격 로봇은 뒤늦게 시작됐지만 이 분야는 2천만 명에 가까운 신체 장애인과 늘어나는 고령화 인구를 겨냥해 수요 격차가 크다. 국가통계국의 자료에 따르면 2023년 기준으로 우리나라의 전체 신체장애인 수는 1,735만 5천 명에 이를 것입니다. 신체 장애가 있는 대부분의 사람들은 걷지도, 서지도 못하고, 장기간 침대에 누워 있어야 합니다. 외골격 로봇 기술의 등장은 이들에게 다시 걸을 수 있는 기회를 제공한다.

Shuai Mei의 견해에 따르면, 재활 분야에서 외골격 로봇 기술의 중요성은 0에서 1로의 도약뿐만 아니라 1에서 100으로의 도약이기도 합니다. 외골격 로봇이 등장하기 전에는 어렵고 심각한 편마비 환자들이 병원에서 수년 동안 전통적인 재활 방법을 통해 훈련을 받았지만 거의 성공하지 못했습니다. 외골격 로봇을 이용한 중재적 훈련 후, 많은 환자들은 약 6~9개월 만에 기계의 도움으로 독립적인 보행을 달성할 수 있으며 보행 능력의 저하 없이 올바른 보행을 유지할 수 있습니다.

베이징 비즈니스 데일리(Beijing Business Daily) 기자는 재활 기간 동안 환자의 재정적 압박을 줄이기 위해 외골격 로봇을 활용한 재활 훈련 프로젝트가 베이징 의료 보험 카테고리 A에 포함되었다고 언급했습니다.

기술 혁신과 제품 연구 및 개발의 다음 단계에 대해 이야기하면서 Shuai Mei는 보다 포괄적이고 지능적인 개인 외골격 제품에 관심을 두었습니다. Daai의 재활 센터에서 훈련을 받은 후 많은 사용자가 제품을 집으로 가져가는 아이디어를 생각해 냈습니다. 이에 그녀는 추가적인 제품 혁신을 바탕으로 저가, 경량, AI 기반 제품을 더욱 실현해 나가고자 한다.

지능 측면에서 Shuai Mei는 현재 인공 지능과 기계 학습 기술의 지속적인 발전으로 외골격 로봇이 더욱 지능적인 방향으로 발전할 것이라고 말했습니다. 신제품은 착용자의 움직임 상태와 재활 진행 상황을 실시간으로 모니터링하고, 보조 전략을 자동으로 조정하며, 재활 과정에서 환자의 기능적 변화에 적응할 수 있게 된다. AI 자가 학습 기능을 갖춘 외골격은 척수 손상이나 뇌 손상의 유형과 정도가 다른 환자에게 더 나은 도움을 줄 수 있습니다.

현재 Daai Robot은 차세대 AI 외골격 로봇 제품을 출시했습니다. 로봇은 AI '체화된 지능 기술'을 통해 착용자의 움직임 의도와 보행 상태를 정확하게 인지할 수 있다. 동시에 이번 세대의 제품은 이전보다 더 가벼워졌습니다.

Shuai Mei에 따르면 미래에 AI 외골격 로봇은 의료 재활, 노인 간호 및 일반 건강 분야에서 큰 응용 잠재력을 갖게 될 것입니다.

외골격 로봇 기술을 통해 더 많은 사람들이 다시 걸을 수 있도록 하는 것이 Daai Robot과 Shuai Mei의 다음 목표입니다. 다시 걷기를 시작한 샤오하이펑은 앞으로의 계획도 세웠다. 전동자전거를 만들어 새로 개통된 3개의 국도를 통해 풍경을 바라보며 중국 영토를 걷고 싶다는 것이다.

베이징상공보 자오보위 기자