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천사의 도움처럼 - 엔젤슈트Like an Angel's Help - ANGELSUIT
Project : Wearable Robot Design
Client : Angel Robotics
11살 박양이 휠체어에서 일어나 목발만 짚고 스스로 걷는 순간, 박수갈채가 쏟아졌다. 2019년 3월 26일, 미국 애리조나 스캇츠데일 현지, 웨어러블 로보틱스 협회(Wearable Robotics Association) 주최로 개최된 국제 웨어러블 로봇 학술대회(웨라콘, WearRAcon19)에서 ㈜엔젤로보틱스가 선보인 첫날 메인 행사의 스포트라이트 데모 시연 장면이다.
When an 11-year-old girl stood up from her wheelchair and walked with just crutches to the sound of thunderous applause, it was a moment to remember. This took place on March 26, 2019, in Scottsdale, Arizona, USA, during the International Wearable Robotics Conference (WearRAcon19) organized by the Wearable Robotics Association. The spotlight demo presented by Angel Robotics, Ltd. during the main event of the first day wowed the audience.
박양이 착용한 '엔젤슈트'는 보행장애로 인해서 일상생활이 힘든 장애인이나 노약자를 위한 로봇보행보조기이다. 박양은 이분척추증을 갖고 있는데, 이는 척수관을 포함한 척추 일부의 선천적 기형으로 보행장애를 유발하는 난치성 질환이다. 엔젤로보틱스가 세브란스 재활병원과 함께 국내 최초의 웨어러블 로봇 임상연구를 진행하는 동안 박양이 함께 했다.
The 'Angelsuit' worn by the girl is a wearable robotic walking aid for people with mobility impairments or elderly individuals who have difficulty with daily activities. The girl has a condition called spondyloschisis, which is a rare disease that causes mobility impairments due to congenital malformation of the spinal cord, including some parts of the spine. While Angel Robotics conducted the first clinical trial of a wearable robot in Korea in collaboration with Severance Rehabilitation Hospital, the girl participated in the study.
엔젤슈트는 모듈화된 관절구동기와 제어기를 기반으로 사용자의 신체구조에 최적화되어 개별 제작되는 '개인맞춤형' 로봇보행보조기이다. 사용자에 맞춘 알고리즘과 착용부로 편안한 착용감과 동시에 정밀한 보조력을 제공한다.
212가 디자인에 착수할 당시 제시된 스펙을 기본으로 1차 디자인 시안이 나왔을 때는 백팩형 본체가 너무 커서 엔젤로보틱스와 212 모두 사이즈를 줄이기 위한 작전에 다시 들어갔다. 엔젤로보틱스 엔지니어에 의한 내부 회로 스펙의 변경으로 보다 작은 사이즈화가 가능해졌고, 212의 부분적인 의견이 더해져 초기에 비해 매우 작은 사이즈로 컴팩트해질 수 있었다. 또한 작아진 내부 스펙의 조건하에서도 더욱 작아 보이게 하기 위해 본체와 구동부의 단면이 슬림한 것처럼 보이도록 모서리를 깎아내 시각적 착시를 유도했고 부품이 없거나 낮은 부분의 면을 최대한 덜어내어 극 슬림형 외관의 이미지를 추구하였다.
일반적인 제품들은 내부에 모든 회로와 케이블이 내장되어 있으나 엔젤슈트는 본체에서 전원과 컨트롤용 케이블들이 뻗어 나와 허리부분을 지나서 구동부(고관절, 무릎에 장착)로 연결되는 구조여서, 제품 조립 시 선들을 외관 디자인 내부에 고정하는 방법과 이동하는 통로 및 공간을 확보하면서 외관 디자인이 손상되지 않도록 세심한 주의를 기울여 디자인을 완성해 나가야 하는 어려움이 있었다.
212가 디자인에 착수할 당시 제시된 스펙을 기본으로 1차 디자인 시안이 나왔을 때는 백팩형 본체가 너무 커서 엔젤로보틱스와 212 모두 사이즈를 줄이기 위한 작전에 다시 들어갔다. 엔젤로보틱스 엔지니어에 의한 내부 회로 스펙의 변경으로 보다 작은 사이즈화가 가능해졌고, 212의 부분적인 의견이 더해져 초기에 비해 매우 작은 사이즈로 컴팩트해질 수 있었다. 또한 작아진 내부 스펙의 조건하에서도 더욱 작아 보이게 하기 위해 본체와 구동부의 단면이 슬림한 것처럼 보이도록 모서리를 깎아내 시각적 착시를 유도했고 부품이 없거나 낮은 부분의 면을 최대한 덜어내어 극 슬림형 외관의 이미지를 추구하였다.
일반적인 제품들은 내부에 모든 회로와 케이블이 내장되어 있으나 엔젤슈트는 본체에서 전원과 컨트롤용 케이블들이 뻗어 나와 허리부분을 지나서 구동부(고관절, 무릎에 장착)로 연결되는 구조여서, 제품 조립 시 선들을 외관 디자인 내부에 고정하는 방법과 이동하는 통로 및 공간을 확보하면서 외관 디자인이 손상되지 않도록 세심한 주의를 기울여 디자인을 완성해 나가야 하는 어려움이 있었다.
The Angelsuit is a personalized robotic walking aid that is customized to the user's body structure, based on modular joint actuators and controllers. It provides comfortable wear and precise assistance by using algorithms and wearing parts tailored to the individual user.
When 212 started designing the Angelsuit, the first design prototype had a backpack-style body that was too large for both Angel Robotics and 212's liking. They went back to the drawing board to reduce the size. By changing the internal circuit specifications with the help of Angel Robotics engineers, they were able to make it more compact, along with incorporating input from 212. We also tried to make the body and drive unit appear slimmer by cutting the corners to create a visually appealing appearance, and reducing the amount of visible parts or low-lying surfaces to achieve an extremely slim design.
Unlike conventional products where all the circuits and cables are integrated inside, AngelSuit has a structure where power and control cables extend from the body and connect to the drive unit (attached to the hip, knee) through the waist. There were difficulties in completing the product design with careful attention to fixing the wires inside the outer design and securing the pathways and spaces for movement without damaging the exterior design.
웨어러블 로봇으로서의 심미성
디자인 테마는 ‘Smart & Friendly’ 였으나, 가장 중요한 점은 ‘기계 같지 않은 느낌’을 주는 것이었다. 사춘기 소녀를 염두에 두고, 마치 독특한 백팩을 맨 것 같은 디자인, 기계를 착용하지 않은 것처럼 최대한 구동부의 존재감을 나타내지 않는 디자인을 목표로 하였다. 그리하여 보다 부드러운 형태와 팽팽한 면을 적용하여 만졌을 때 편안하면서 신뢰감을 줄 수 있는 형상의 느낌을 전달하고, 최대한 얇아 보이면서 매끈한 외형으로 착용자가 입은 옷과 시각적인 마찰을 줄이고 심리적인 부담감을 덜고자 하였다. 시각적으로 얇게 보이기 위해서는 본체와 구동부의 외부와 내부 커버를 2개의 층으로 분리하고 명도 대비가 강한 두 가지 톤의 컬러를 적용, 밝은 화이트 컬러만 눈에 잘 띄게 하여 실제보다 작고 얇으며 가벼운 듯한 인상을 줄 수 있게 되었다.
사용자 몸에 맞추는 커스텀 디자인을 위한 재질 선택
사람의 나이와 키에 따라 달라지는 고관절 포인트, 허벅지와 종아리의 길이 등 변화가 발생하는 부분의 디자인은 플라스틱이 아닌 유연한 재질을 사용하여 변화에 대응하도록 하였다. 허리부분의 커버는 인조가죽을 사용하여 금형 없이 제작이 가능하며 필요시 연장이나 확장 제작이 가능하게 하였고, 다리 프레임 부분에는 압출성형 러버를 적용하여 사용자의 다리 길이에 따라 잘라서 조립할 수 있도록 제안하여 보다 자연스럽고 캐주얼한 이미지를 표현할 수 있도록 하였다.
디자인 테마는 ‘Smart & Friendly’ 였으나, 가장 중요한 점은 ‘기계 같지 않은 느낌’을 주는 것이었다. 사춘기 소녀를 염두에 두고, 마치 독특한 백팩을 맨 것 같은 디자인, 기계를 착용하지 않은 것처럼 최대한 구동부의 존재감을 나타내지 않는 디자인을 목표로 하였다. 그리하여 보다 부드러운 형태와 팽팽한 면을 적용하여 만졌을 때 편안하면서 신뢰감을 줄 수 있는 형상의 느낌을 전달하고, 최대한 얇아 보이면서 매끈한 외형으로 착용자가 입은 옷과 시각적인 마찰을 줄이고 심리적인 부담감을 덜고자 하였다. 시각적으로 얇게 보이기 위해서는 본체와 구동부의 외부와 내부 커버를 2개의 층으로 분리하고 명도 대비가 강한 두 가지 톤의 컬러를 적용, 밝은 화이트 컬러만 눈에 잘 띄게 하여 실제보다 작고 얇으며 가벼운 듯한 인상을 줄 수 있게 되었다.
사용자 몸에 맞추는 커스텀 디자인을 위한 재질 선택
사람의 나이와 키에 따라 달라지는 고관절 포인트, 허벅지와 종아리의 길이 등 변화가 발생하는 부분의 디자인은 플라스틱이 아닌 유연한 재질을 사용하여 변화에 대응하도록 하였다. 허리부분의 커버는 인조가죽을 사용하여 금형 없이 제작이 가능하며 필요시 연장이나 확장 제작이 가능하게 하였고, 다리 프레임 부분에는 압출성형 러버를 적용하여 사용자의 다리 길이에 따라 잘라서 조립할 수 있도록 제안하여 보다 자연스럽고 캐주얼한 이미지를 표현할 수 있도록 하였다.
The Aesthetics as a Wearable Robot
The design theme was 'Smart & Friendly', but the most important thing was to give a 'non-mechanical' feeling. Keeping in mind a teenage girl, the goal was to design something that looked like a unique backpack and did not show the presence of the driving unit as if not wearing a machine. Therefore, applying a smoother form and taut surfaces could convey a comfortable and trustworthy feeling, while trying to minimize visual friction with the clothing of the wearer and reduce psychological burden with a sleek appearance. To appear visually thin, the outer and inner covers of the body and driving unit were separated into two layers, and two-tone colors with strong brightness contrast were applied, making only the bright white color stand out, which gave the impression of being smaller, thinner, and lighter than it actually is.
The Material Selection for Custom Design Fitted to User's Body
The design for parts that change according to a person's age and height, such as the hip joint point, thigh and calf length, was made using flexible materials rather than plastic to adapt to the changes. The cover for the waist section was made of synthetic leather, which can be manufactured without a mold, and can be extended or expanded if necessary. For the leg frame, extrusion-molded rubber was applied, allowing it to be cut and assembled according to the user's leg length, creating a more natural and casual image.
디테일 디자인 (구동부, 케이블, 보조자 서포트 핸들)
구동부의 노출된 힌지 부위에 어두운 컬러를 적용하여 시각적으로 기계적인 이미지를 줄이고자 하였고, 본체에서 나와 구동부로 연결되는 케이블들을 가능한 한 내부에 배치하면서 이동할 수 있는 경로와 공간을 만들어 주었으며, 움직임에 따른 접힘이나 단선의 가능성을 줄이고자 하였다. 또한 본체 하단에 간이 손잡이를 설치하여 사용 중 보호자가 보조할 수 있도록 고려하였다.
조립 순서를 고려한 디자인
케이블과 배선이 모두 연결되어 있는 상태에서 파트를 입혀가면서 조립이 가능해야 하므로, 상부 본체에서부터 아래의 다리 부분 구동부로 조립해가는 과정을 고려하여 파트를 끼워가며 조립이 가능하도록 디자인하였다.
구동부의 노출된 힌지 부위에 어두운 컬러를 적용하여 시각적으로 기계적인 이미지를 줄이고자 하였고, 본체에서 나와 구동부로 연결되는 케이블들을 가능한 한 내부에 배치하면서 이동할 수 있는 경로와 공간을 만들어 주었으며, 움직임에 따른 접힘이나 단선의 가능성을 줄이고자 하였다. 또한 본체 하단에 간이 손잡이를 설치하여 사용 중 보호자가 보조할 수 있도록 고려하였다.
조립 순서를 고려한 디자인
케이블과 배선이 모두 연결되어 있는 상태에서 파트를 입혀가면서 조립이 가능해야 하므로, 상부 본체에서부터 아래의 다리 부분 구동부로 조립해가는 과정을 고려하여 파트를 끼워가며 조립이 가능하도록 디자인하였다.
Detail Design (drive unit, cable, auxiliary support handle)
We aimed to reduce the mechanical image visually by applying a dark color to the exposed hinge area of the driving unit. We also tried to minimize the possibility of folding or disconnection due to movement by placing cables that connect the body and the driving unit as much as possible inside and creating paths and spaces that can move. In addition, we considered installing a handle at the bottom of the body so that the caregiver can assist during use.
Design Considering Assembly Sequence
To enable assembly while the cables and wiring are already connected, the parts were designed to be assembled by fitting them together while moving from the upper body to the lower leg drive unit. This was done by considering the assembly process and designing the parts to be fitted together in a sequence.
'멋진 로봇 디자인'으로 인해 이질적인 기계가 사람에게 붙어 있는 듯한 거부감을 느끼게 하지 않는 것, 그것이 웨어러블 로봇 디자인에 있어 가장 중요한 요소가 아닐까 한다. 존재감을 최소화하고, 부드러운 패션적 요소와 제품으로서의 신뢰감이 혼합된 형상을 임팩트 있게 표현하여 사용자가 어색해 하지 않고 기기와 상호작용을 할 수 있도록 도와주는 요소로서의 디자인, 그것이 웨어러블 로봇 디자인에서의 시작점이라는 깨달음이 이번 프로젝트에서의 가장 중요한 수확이었다.
박양은 인터뷰 기사에서 이렇게 이야기했다. "슈트가 걷는 데 필요한 힘의 60~70%는 내는 것 같다. 혼자 걷는 느낌이 드는 게 가장 좋다."
박양은 인터뷰 기사에서 이렇게 이야기했다. "슈트가 걷는 데 필요한 힘의 60~70%는 내는 것 같다. 혼자 걷는 느낌이 드는 게 가장 좋다."
I think the most crucial factor in wearable robot design is to avoid creating a sense of aversion to the wearer through an awkward, unfamiliar mechanical appearance. The key to achieving this lies in designing a shape that minimizes the presence of the robot, combining soft fashion elements with a sense of trust in the product, and presenting an impactful design that enables users to interact with the device without feeling awkward. This realization that design plays a vital role in enabling users to interact comfortably with a wearable robot was the most significant achievement of this project.
The girl said in an interview, "It feels like the Angelsuit provides 60-70% of the power needed for walking. It's best to feel like walking alone."
