처음 칼럼을 쓰기 시작했던 때에도 첨단 휠체어에 대해 글을 썼던 기억이 있다. 그 주된 내용으로 ‘계단을 극복하는 기능’에 포커스를 맞추어 글을 썼던 기억이 있다. 10 여년이 지난 지금에 같은 제목으로 글을 쓰려하지만, 그 내용은 꽤 많이 달라졌음을 느낄 수 있다.

스마트휠체어는 첨단 기술을 통합하여 장애인의 이동을 돕는 휠체어의 발전된 형태이다.

주로 장애인, 노인, 또는 이동성이 제한된 사람들을 위해 설계되었는데, 실제로 ‘MIT의 SMART Wheelchair’는 GPS와 LIDAR를 이용한 실시간 내비게이션 기술을 적용하여 자동 경로 계획 및 장애물 회피 기능을 제공하여 복잡한 환경에서도 안전하게 이동 가능하다.

 ‘Permobil의 Joystick-Operated Smart Wheelchair’는 카메라와 초음파 센서를 결합한 자동 내비게이션 시스템을 적용하여, 사용자가 지정한 목적지로 자동 이동하며 실시간으로 장애물을 피할 수 있도록 하고 있다.

 ‘Whill의 Autonomous Wheelchair’는 GPS, LIDAR, 카메라 등의 센서를 통합한 자동 내비게이션을 적용하고 이를 스마트폰 앱과 연동되어 사용자가 쉽게 목적지를 설정하고 자동으로 길안내가 가능하다.

 이와 같은 스마트 휠체어에 적용된 첨단기술에 대해 알아보면 자동 내비게이션은 GPS와 LIDAR(라이다)센서 등을 이용해 실시간으로 경로를 계획하고 장애물을 피할 수 있다.

 스마트 휠체어에 적용된 자동 내비게이션 시스템은 주로 GPS, LIDAR, 카메라, 초음파 센서 등 다양한 센서와 인공지능(AI) 기술을 활용하여 실시간으로 주변 환경을 인식하고 경로를 계획하여 안전하게 목적지로 이동하는 기능을 제공 해 준다. 각 기능에 적용된 세부기술에 대해 살펴보면 아래와 같다.

 GPS(Global Positioning System) 일상생활에서 자동차의 네비게이션 형태로 우리에게 친숙한 기술로, 사용자의 현재 위치를 파악하고 목적지까지의 경로를 계산하여 최적의 경로 도출 등에 유용하여 스마트 휠체어 이용자에게 실외에서 정확한 위치 정보를 제공해 준다.

 LIDAR(Light Detection and Ranging)는 앞선 GPS에 비해 상대적으로 생소한 기술인데, 레이저를 이용해 주변 환경의 3D 지도를 생성, 높은 정확도로 장애물 감지 및 회피가 가능하다.

이를 위해 카메라는 실시간 영상 정보를 통해 주변 환경을 인식하고 이를 토대로 색상, 텍스처 등 세부 정보를 제공하여 장애물 인식을 보완해 주는 역할을 수행한다. 특히 초음파 센서를 활용해 근거리 장애물을 감지하는데, 초음파 센서의 경우 상대적으로 저렴하고 설치가 간편한 장점이 있다.

 이 밖에도 IMU(Inertial Measurement Unit)는 가속도계와 자이로스코프를 이용해 휠체어의 자세와 움직임을 추적하는 기능을 수행하여 실내에서도 위치 추적이 가능하도록 해준다.

이를 활용해 경로 계획 (Path Planning)을 통해 사용자가 지정한 목적지까지 최적의 경로를 자동으로 계산한다. 이를 통해 사용자가 복잡한 경로를 직접 설정할 필요 없이 손쉽게 이동할 수 있도록 도움을 제공한다.

 장애물 회피(Obstacle Avoidance)기능은 실시간으로 장애물을 감지하고 안전하게 회피하도록 함으로서 충돌 위험을 줄여 안전한 이동에 도움을 준다.

 실시간 환경 인식(Real-Time Environmental Perception)은 센서를 이용해 실시간으로 주변 환경을 모니터링하여 변화가 많은 동적인 환경에서도 안정적으로 이동할 수 있도록 해 준다.

 자동 도킹 및 주차(Automatic Docking and Parking)기능은 사용자가 특정 위치에 쉽게 도킹하거나 주차할 수 있도록 자동으로 제어할 수 있도록 해 준다.

 스마트 휠체어에 적용된 주요 기술로서 음성 인식을 꼽을 수 있는데, 사용자의 음성 명령을 통해 휠체어를 제어할 수 있는 기술이다.

음성인식기술은 음성 인식 소프트웨어와 하드웨어가 결합된 기술로서 적용된 세부기술로는 음성 인식 소프트웨어는 사용자의 음성 명령을 인식하고 해석하는데 활용된다.

 우리가 실생활에서 활용중인 구글 어시스턴트, 애플 시리, 아마존 알렉사와 같은 상용 음성 인식 엔진 또는 맞춤형 솔루션으로 적용이 가능하다. 이를 통해 높은 정확도와 다양한 언어 지원이 가능하다.

  또한 마이크로폰을 활용해  사용자의 음성을 캡처하여 활용한다. 여기에는 잡음 제거 기능이 있는 고감도 마이크로폰을 적용하는데, 이를 통해 명확한 음성 인식의 획득에 활용한다.

 이에 더해, 프로세서처리 기술을 활용해 음성 명령을 처리하고 휠체어의 제어 시스템과 통신연결을 수행하는데, 이를 위해 실시간 처리 능력을 갖춘 고성능 프로세서를 적용한다. 이를 통해, 빠른 반응 시간과 안정적인 성능 제공한다.

 프로세서 처리기술이 적용된 세부분야로 이동 제어(Navigation Control) 기능은 사용자가 "앞으로 가", "뒤로 가", "왼쪽으로 가", "오른쪽으로 가" 등의 음성 명령으로 휠체어를 전진, 후진, 좌회전, 우회전 등으로 제어할 수 있다.

 속도 조절(Speed Control)기능은 "속도를 높여", "속도를 낮춰" 등 음성 명령으로 휠체어의 속도를 조절할 수 있다.

 목적지 설정 (Destination Setting) 기능은 사용자가 "거실로 가", "침실로 가" 등의 명령어로 특정 목적지를 음성으로 설정하면 자동 내비게이션 기능이 작동하여 해당 위치로 이동이 가능케 하는 기능이다.

 기타 기능 제어 (Other Functional Controls)은 "좌석을 올려", "좌석을 기울여" 등의 명령어를 통해 "경고음 재생 좌석의 높낮이 조절, 기울기 조절, 경고음 재생 등 다양한 부가 기능을 음성으로 제어할 수 있도록 해준다.

 ‘Permobil M3 Corpus with Google Assistant’는 구글 어시스턴트를 통한 음성 인식 제어 기능으로 이동, 속도 조절, 좌석 조정 등을 음성 명령으로 수행할 수 있으며, ‘Whill Model C2’는 내장된 음성 인식 소프트웨어를 통한 제어 기능으로 음성 명령으로 기본 이동 및 속도 조절 기능의 통제가 가능하다. ‘Invacare AVIVA RX’는 맞춤형 음성 인식 솔루션으로 다양한 이동 및 환경 제어 기능을 음성 명령으로 수행할 수 있다.

 이와 같은 음성 인식 기술이 적용된 스마트 휠체어는 사용자에게 높은 편의성과 자립성을 제공하며, 최신 음성 인식 기술을 통합하여 더 높은 정확도와 다양한 기능을 제공하는 휠체어가 지속적으로 개발되고 있다.

 다음으로 상대적으로 보편적 적용이 가능한 분야로 스마트폰 연결을 통한 스마트 휠체어의 적용이다. 스마트폰 앱을 통해 휠체어를 원격으로 제어하고 상태를 모니터링에 적용한 것이다. 

구체적으로 자동 주차 및 도킹: 사용자가 휠체어에서 쉽게 내리고 탈 수 있도록 자동으로 도킹 위치를 찾아 제공해 주는 기능이다.

 환경 인식: 카메라와 센서를 통해 주변 환경을 실시간으로 모니터링하고 사용자가 안전하게 이동할 수 있도록 도움을 제공해 준다.

 커스터마이징: 각 사용자의 필요에 맞게 설정을 조정할 수 있는 기능으로, 예를 들어, 속도 조절, 좌석 위치 조절, 기울기 조절 등을 들 수 있다.

원격 제어(Remote Control)는 스마트폰 앱을 통해 휠체어를 원격으로 제어할 수 있는데, 장애당사자 또는 보호자가 휠체어를 원격으로 이동시켜 사용자가 쉽게 탑승할 수 있도록 도움을 제공할 수 있다.

상태 모니터링(Status Monitoring) 는 배터리 상태, 속도, 경로 정보 등을 실시간으로 모니터링하여 관련 정보를 제공 해주는 기능으로 휠체어의 배터리 수명을 확인하고 필요한 경우 충전 알림을 제공할 수 있다.

 경로 설정(Route Planning)은 앞선 혠 기능에서 살펴 본 기능을 스마트폰에 적용한 것으로 지도 기능을 이용하여 목적지를 설정하고 최적의 경로를 계획할 수 있다.

사용자 맞춤 설정 (User Customization)은 휠체어의 속도, 좌석 위치, 기울기 등을 스마트폰 앱을 통해 설정할 수 있게 함으로써 사용자의 필요에 맞게 휠체어를 조정하여 최적의 편안함을 제공할 수 있다.

 안전 기능 (Safety Features)은 이미 스마트폰에 적용되어 그 효능을 입증한 사례로서 긴급 상황에서 스마트폰을 통해 도움을 요청하여 응급상황에 대처할 수 있도록 한다.

 ‘Whill Model Ci’는 스마트폰 앱을 통해 휠체어를 제어하고, 경로 설정 및 실시간 모니터링 기능 제공하고 있는데, 사용하기 쉬운 인터페이스와 다양한 맞춤 설정 옵션의 적용이 가능하다.

 ‘Permobil F5 Corpus’는 MyPermobil