선린대학 물리치료과

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뇌로 제어되는 외골격 로봇

게시일 2013-09-23 12:05

로봇 공학자인 로저 로베캄프(Roger Rovekamp)가 자신의 몸에 X1 외골격 로봇을 착용하고, 머리에는 전극으로 덮인 두개골 모자(skullcap)를 썼다. 로저 로베캄프는 자신의 두뇌에 있는 전기적 활동을 이용하여 이 X1 외골격 로봇을 움직여 더듬거리면서 걸음을 걸었고, 이를 미국 휴스턴 대(University of Houston) 전기컴퓨터공학과 교수인 호세 루이스 콘트레라스-비달(Jose Luis Contreras-Vidal)이 지켜보았다.

호세 루이스 콘트레라스-비달 교수는 뇌에서의 전기활동을 읽어서 이를 외골격 로봇의 동작으로 전환하는 알고리즘을 개발하고 있다.

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호세 루이스 콘트레라스-비달 교수가 이전에 개발한 리햅렉스(Rehab Rex) 외골격 로봇은 척수 손상을 가진 사람들이 똑바로 서서 걷도록 도와줄 수 있는 능력으로 주목을 받았다. 이 프로젝트는 현재 휴스턴 감리교 병원(Houston Methodist Hospital)에서 임상 시험을 기다리고 있다.

그의 최신 프로젝트는 미국 항공우주국(NASA)의 공학자들과 협력하여 진행되고 있으며, 뇌졸중이나 파킨슨 병(Parkinson`s disease)과 같은 질병을 가진 환자들을 도울 수 있을 것이다.

적어도 이러한 환자 중 일부는 이 로봇을 재활 도구로 일시적으로만 사용할 것이라고 호세 루이스 콘트레라스-비달 교수가 전했다.

오셔니어링 스페이스 시스템즈(Oceaneering Space Systems)의 로봇 공학자인 로저 로베캄프는 최근에 이 새로운 프로젝트에서 피험자로 참가하였다. 미국 항공우주국(NASA)은 우주 비행사가 장기간 우주여행을 하는 동안 직면할 수 있는 근육 위축 및 다른 건강 위험을 해결하고자 한다고 로저 로베캄프가 전했다.

X1 외골격 로봇은 미국 항공우주국(NASA)과 플로리다 주 펜서콜라(Pensacola)에 위치한 플로리다 인간 기계 인지 연구소(the Florida Institute for Human and Machine Cognition)가 공동으로 설계한 것이다.

미국 항공우주국(NASA)은 국제 우주 정거장이나 향후 장기간의 우주 비행에서 승무원을 위한 운동 도구로서 이 로봇이 가진 가능성에 관심이 있다. X1 외골격 로봇은 데이터를 측정하고 이를 비행 제어기에 보낼 수 있는 능력을 가져서 우주비행이 승무원의 건강에 어떻게 영향을 미치는가에 대한 정보를 제공할 수 있을 것이라고 호세 루이스 콘트레라스-비달 교수가 전했다.

그러나 호세 루이스 콘트레라스-비달 교수의 연구는 많은 부분에서 외골격이 물리 치료에 사용될 잠재력을 확인하는데 초점을 맞추고 있다. X1 외골격 로봇은 리햅렉스(Rehab Rex)보다 크기가 더 작고, 뇌가 스스로 다시 연결하도록 가르쳐 환자가 뇌 손상으로부터 회복하도록 도울 수 있다.

뇌-기계 인터페이스(BMI: Brain-Machine Interface) 기술은 환자가 자신의 생각으로 로봇 다리를 제어하도록 하는 뇌파를 해석하는 역할을 한다. 이 기술은 어떻게 프로그래밍이 되었느냐에 따라 단지 저항을 만들거나 혹은 엉덩이와 무릎에 있는 전동 관절을 통하여 사용자의 움직임을 제어할 수 있다고 호세 루이스 콘트레라스-비달 교수가 전했다.

호세 루이스 콘트레라스-비달 교수 연구진은 전극 센서가 장착된 두개골 모자로 측정되는 두피의 뇌전도(EEG: electroencephalogram)를 이용하여 뇌 신호를 기록한다. 이 방법을 사용하는 경우 환자의 두피에 전극을 이식시킬 필요가 없다.

또한, 이 전극 센서는 환자가 적극적으로 정신적 재활에 참여하는지를 확실히 하기 위하여 뇌 활동을 측정할 수 있다. "궁극적으로 당신은 외골격 로봇을 제거하고 싶어 하기 때문에 이것은 중요하다. 당신은 뇌를 유지하기를 원하며, 그래서 환자는 적극적으로 참여해야만 한다" 고 호세 루이스 콘트레라스-비달 교수가 말했다.