“개발 기간·비용 대폭 단축” ETRI, ‘웨어러블 로봇’ 평가 기술 개발

- 디지털휴먼-디바이스 트윈 기반 성능·사용성 사전 검증

웨어러블 디바이스 성능평가 기술을 개발한 부산대학교병원-ETRI 공동연구진.장민우(왼쪽부터) 부산대병원 연구원, 박종환 부산대병원 부교수, 김우진 ETRI 기술총괄, 조현우 ETRI 책임연구원.[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 실제 사용자가 착용하지 않아도 웨어러블 로봇의 성능과 사용성을 사전에 검증할 수 있는 ‘디지털 휴먼-디바이스 트윈 기반 웨어러블 로봇 통합평가 기술’을 개발했다고 밝혔다.

기존 웨어러블 로봇 개발은 시제품 제작 이후 실제 사용자를 대상으로 반복적인 착용 실험을 수행해야 해 시간과 비용 부담이 컸다. 기기를 제작해 사람이 착용하고 시험하는 과정을 수차례 반복해야 했으며, 문제 발생 시 재설계와 추가 실험이 불가피했다.

이번에 개발된 기술은 부산대학교병원 글로컬임상실증센터와의 공동 실험을 통해 유효성이 검증됐다. 실제 환자들이 웨어러블 로봇을 착용한 상태에서 근력 증강, 재활치료, 기초기능검사 5종 등을 수행한 임상 평가 결과와 디지털 트윈 기반 시뮬레이션 결과를 비교·분석해 신뢰성 있는 평과 결과를 도출했다.

해당 기술은 신경·근골격 보조가 필요한 다양한 사용자를 가상 환경에서 정밀하게 구현함으로써 웨어러블 디바이스의 성능과 사용자 경험(UX)을 실제 착용 이전인 설계 단계에서 미리 검증할 수 있다는 점이 특징이다. 이를 통해 기존에 필수적으로 요구되던 대규모 피험자 모집과 반복적인 착용 실험에 의존하던 기존 개발 방식의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대된다.

ETRI 연구진은 물리 기반 신경·근골격 디지털 휴먼 트윈과 웨어러블 디바이스 트윈을 연동한 디지털 트윈 기술을 활용한 웨어러블 로봇 통합 평가 체계를 구축했다.

연구진이 환자가 직접 웨어러블 로봇을 착용하고 움직이는 상태에서 측정되는 데이터를 분석하고 있다.[ETRI 제공]

이를 통해 실제 사람을 대신하는 디지털 휴먼과 실제 기기를 대신하는 디바이스 트윈을 가상 환경에서 결합해 웨어러블 로봇의 설계와 성능을 소프트웨어(SW)적으로 완벽하게 정밀 검증할 수 있게 됐다.

연구진은 이번 연구를 통해 ▷신경·근골격 디지털 휴먼 트윈 생성 기술 ▷물리 기반 디바이스 트윈 생성 기술 ▷디지털 휴먼-디바이스 연동 시뮬레이션 기술 ▷웨어러블 로봇 성능·사용성 통합평가 시스템 등 네 가지 핵심 기술을 확보했다.

ETRI는 해당 통합평가 시스템의 공인 타당도를 상관계수 0.6 이상으로 확보해, 실제 환자를 대상으로 수행한 웨어러블 로봇 평가 결과와 유사한 수준의 신뢰성을 입증했다고 밝혔다.

윤대섭 ETRI AI로봇UX연구실장은 “이번에 확보한 디지털 트윈 원천 기술을 재활 로봇, 보행 보조기기, 산업용 웨어러블 로봇 등 사용자 경험이 중요한 로봇 UX 분야로 확대 적용해 나갈 계획”이라고 밝혔다.