HWOJA-SON(Handy Wrist Orthosis for Joint Assistance, Smart Operating Node)

우리나라는 초고령사회에 진입했고, 노화에 따른 근감소증은 상지 기능 저하로 이어져 식사 등 기본적 일상생활동작(ADL)의 자립도를 떨어뜨린다. 본 과제는 이러한 문제를 해결하기 위해 손목 착용형 웨어러블 보조기 HWOJA-SON(효자손)을 개발하였다. 손목을 감싸는 3D 프린팅 프레임에 Dynamixel XL430 서보모터 2개와 표면근전도(sEMG) 센서 3채널을 결합해, 손목의 굴곡/신전과 요측/척측 편위 2자유도를 실시간 근활성도·관절각도 계측을 바탕으로 보조한다.
기존 손목 보조기기는 재활 훈련용이거나 액추에이터 없는 산업용 패시브 지지대에 그쳐, 노인의 일상 동작 보조라는 목적에 정확히 부합하지 않았다. 본 과제는 이 공백을 메우기 위해 상황별로 다른 두 가지 제어 방식을 결합했다. 첫째, 정지 제어는 사용자가 힘을 줄 때만 순간적으로 튀는 EMG 신호와 그 순간의 손목 각도를 함께 판정해, 별도의 스위치 없이도 자세 고정 모드를 자동으로 전환·해제한다. 둘째, 동작 제어는 물 따르기·숟가락 식사처럼 반복이 어려운 동작을 모방학습(Behavior Cloning)으로 학습해 재현한다. 이때 진행률과 실시간 EMG 신호를 함께 모델에 입력해, 재생 중에도 사용자가 준 힘의 세기에 따라 동작이 자연스럽게 달라지도록 설계했다. 사용자는 조작 지식 없이 UI 화면의 상태 표시만으로 직관적으로 기기를 다룰 수 있다.
본 결과물은 저가의 오픈소스 하드웨어(OpenRB-150, XL430)만으로 구현되어 상용 재활로봇 대비 원가 경쟁력이 뚜렷하고, 캘리브레이션과 학습 파이프라인이 코드로 표준화되어 있어 사용자별 맞춤 적용이 용이하다. 향후 소형화·무선화를 거쳐 재활병원·요양시설·가정용 돌봄 시장에 공급하여, 고령화 사회의 상지 재활·생활보조 수요에 실질적으로 기여할 것으로 기대된다.