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Biorobotics Lab

경북대학교 기계공학부

오건영 교수

Biorobotics Lab

기계공학부 오건영

Biorobotics Lab은 인간의 움직임을 보조하고 재활을 지원하는 첨단 로봇 시스템 개발에 중점을 두고 있는 연구실입니다. 본 연구실은 기계공학, 생체역학, 신경과학, 제어공학 등 다양한 학문 분야의 융합을 통해, 뇌-로봇 인터페이스, 재활 로봇, 웨어러블 기기, 그리고 동역학 및 제어 기술을 연구하고 있습니다. 특히, 뇌 신호를 해석하여 로봇을 제어하는 Brain-Robot Interface 기술, 상지 및 하지 재활을 위한 착용형 로봇 시스템, 햅틱 피드백 기반 재활 장치 등은 본 연구실의 대표적인 연구 주제입니다. 이러한 기술들은 뇌졸중 환자, 신체 장애인 등 다양한 사용자의 재활 치료와 일상생활 복귀를 효과적으로 지원할 수 있도록 설계되고 있습니다. 연구실에서는 실제 임상 환경과 일상생활에서 활용 가능한 로봇 시스템 개발을 위해, 생체 신호 분석, 동작 데이터 측정, 실시간 제어 알고리즘 개발 등 다양한 실험 및 응용 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 특허 출원 및 다양한 산학협력 프로젝트를 통해 연구 성과의 실용화와 산업적 확장에도 힘쓰고 있습니다. 최근에는 가상감각 기반 재활시스템, 보행 및 주행 동역학 기반의 웨어러블 기기, 가이드용 모빌리티 등 혁신적인 연구 과제를 수행하며, 미래형 이동수단, 스마트 제조장비, 바이오 연료전지 등 다양한 융합 분야로 연구 영역을 확장하고 있습니다. 이러한 연구는 인간의 삶의 질 향상과 의료 및 산업 현장의 혁신에 크게 기여할 것으로 기대됩니다. Biorobotics Lab은 앞으로도 인공지능, 빅데이터, 가상현실 등 첨단 기술과의 융합을 통해, 인간 중심의 스마트 로봇 시스템 개발과 실용화에 앞장설 계획입니다. 이를 통해 재활 의료, 헬스케어, 웨어러블 산업 등 다양한 분야에서 국내외를 선도하는 연구실로 성장하고자 합니다.

Brain-Robot Interface
Brain-Robot Interface(뇌-로봇 인터페이스)는 인간의 뇌 신호를 직접적으로 로봇 시스템에 연결하여, 사용자의 의도를 실시간으로 기계에 전달하는 첨단 융합 기술입니다. 본 연구실에서는 뇌파(EEG)나 기타 생체 신호를 해석하여 로봇의 움직임을 제어하는 방법을 집중적으로 연구하고 있습니다. 이를 통해 신체적 장애를 가진 사용자가 자신의 의지로 로봇 팔이나 보조기구를 조작할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다. 이러한 연구는 신경과학, 기계공학, 제어공학, 인공지능 등 다양한 학문 분야의 융합을 필요로 하며, 신호 처리, 패턴 인식, 실시간 제어 알고리즘 개발 등 복합적인 기술적 도전이 동반됩니다. 연구실에서는 실제 임상 환경에서 적용 가능한 시스템 개발을 목표로, 뇌 신호의 노이즈 제거, 신호의 실시간 해석, 그리고 로봇의 정밀한 동작 제어를 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 통합적으로 개발하고 있습니다. 이 기술은 향후 재활 로봇, 보조공학, 인간-기계 상호작용(HMI) 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 것으로 기대됩니다. 특히, 뇌졸중 환자나 신체 장애인의 재활 치료, 일상생활 보조, 그리고 산업 현장에서의 응용까지 다양한 분야로 확장될 수 있으며, 인간의 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.
Robotics for Rehabilitation
재활 로봇 공학은 신체적 장애를 가진 환자들의 기능 회복과 일상생활 복귀를 지원하기 위한 로봇 시스템의 개발 및 응용을 다루는 분야입니다. 본 연구실은 특히 상지 및 하지 재활을 위한 착용형 로봇, 햅틱 피드백 기반 재활 장치, 그리고 환자 맞춤형 재활 운동 시스템 개발에 주력하고 있습니다. 최근에는 2자유도 착용형 상지 재활운동 로봇, 햅틱 로봇 기반 상지 재활, 그리고 보급형 어깨관절 재활운동 로봇 등 다양한 연구 성과를 발표하였습니다. 연구실에서는 환자의 생체 신호와 운동 데이터를 실시간으로 분석하여, 재활 운동의 강도와 패턴을 자동으로 조절하는 스마트 재활 시스템을 개발하고 있습니다. 또한, 가정용 재활 로봇 시스템, 임상 친화적인 경직측정 보조시스템 등 실제 의료 현장과 일상생활에서 활용 가능한 솔루션을 제공하기 위해 다양한 임상 연구와 현장 적용 실험을 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 재활 치료의 효율성과 환자의 자율성을 크게 높일 수 있으며, 의료진의 부담을 줄이고, 환자 개개인에 맞춘 맞춤형 재활 치료를 가능하게 합니다. 앞으로도 인공지능, 웨어러블 센서, 가상현실(VR) 등 첨단 기술과의 융합을 통해 재활 로봇 분야의 혁신을 선도할 계획입니다.
Biomechanics 및 동역학 및 제어
생체역학(Biomechanics)과 동역학 및 제어는 인간의 움직임을 물리적, 기계적 관점에서 분석하고, 이를 바탕으로 로봇 시스템의 설계와 제어에 적용하는 핵심 연구 분야입니다. 본 연구실은 인간의 보행, 달리기, 상지 및 하지의 다양한 운동 패턴을 정밀하게 분석하여, 효율적이고 안전한 로봇 동작을 구현하는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 신발의 굽힘 강성이 달리기 에너지 효율에 미치는 영향, 경사 보행 시 에너지 최적화, 가속 보행 시 추진력 전략 등 다양한 주제로 국제 저널 및 학회에서 활발히 연구 성과를 내고 있습니다. 이러한 연구는 실험적 데이터 수집, 수치 해석, 동역학 모델링, 그리고 제어 알고리즘 개발 등 다양한 방법론을 통합적으로 활용합니다. 특히, 인간의 관절 운동, 근육 활성도, 지면 반력(GRF) 등 생체역학적 지표를 정량적으로 분석하여, 로봇 시스템의 설계와 제어에 반영함으로써 인간과 유사한 자연스러운 움직임을 구현하고 있습니다. 또한, 웨어러블 기기와 센서를 활용한 동작 데이터 측정 및 분석 기술도 적극적으로 개발하고 있습니다. 이 연구는 재활 로봇, 보행 보조 시스템, 웨어러블 기기, 운동 보조기구 등 다양한 응용 분야로 확장될 수 있습니다. 향후에는 인공지능 기반의 예측 제어, 실시간 피드백 시스템, 그리고 맞춤형 운동 처방 등과의 융합을 통해, 더욱 정밀하고 효과적인 인간-로봇 상호작용 기술을 개발해 나갈 예정입니다.
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The speed of adaptation is dependent on the load type during target reaching by intact human subjects
오건영
EXPERIMENTAL BRAIN RESEARCH, 2021
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Development of a Planar Haptic Robot With Minimized Impedance
오건영
IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, 2021
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Improved cortical activity and reduced gait asymmetry during poststroke self-paced walking rehabilitation
오건영
JOURNAL OF NEUROENGINEERING AND REHABILITATION, 2021
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마이크로 바이오 연료전지 생산기술 연구실
한국연구재단
2024년 08월 ~ 2025년 07월
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스마트 제조장비용 CNC시스템 전문인력양성
한국산업기술진흥원
2024년 03월 ~ 2025년 02월
3
지능기계 미래인재 교육연구단
한국연구재단
2024년 03월 ~ 2025년 02월