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이동성 ^Mobility 는 '이곳에서 저곳으로' '사람이나 사물'을 시간과 공간의 흐름에 따라 변화를 주는 것 이라고 정의할 수 있습니다.

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휠체어라 함은 대부분 장애인이 사용하는 것으로 생각하고 있지만, 이제는 거동이 불편한 어르신들이 전동스쿠터를 타는 것을 심심찮게 보고 있습니다. 일반인들도 전동킥보드를 타는데, 개중에는 안장이 설치된 킥보드들도 있죠.

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자율주행 휠체어에 대한 기술은 아래 글을 참고해 보시기 바랍니다.

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이번 글에서는 2바퀴로 가는 휠체어를 얘기해보고자 합니다.

4바퀴가 되어야 넘어지지 않고 다닐 수 있는데 어떻게 2바퀴로 갈 수가 있지? 라고 반문하실 수 있겠죠. 하지만 이미 오래된 기술입니다.

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원래 이 기술은 미국의 발명가이자 사업가인 Dean Kamen이 2009년에 계단을 오르고 두 바퀴로 똑바로 설 수 있는 iBOT 휠체어를 만들었습니다. 지금은 나인봇에 인수되어 Segway Ninebot이 되었죠.

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바퀴 2개로 균형을 맞추는 기술은 자가 균형 ^{Self-Balancing} 기술이라고도 합니다.

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자가 균형 ^{Self-Balancing} 기술은 자이로스코프와 가속도계 같은 센서를 이용해 실시간으로 균형을 잡습니다. 이러한 기술은 기존의 네 바퀴 휠체어가 제공하지 못하는 수준의 안정성과 반응성을 제공하게 되죠.

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하나의 시스템을 원하는 방향으로 회전하거나 움직이기 위해서는 원하는 축에 구동기를 직접 부착합니다. 움직임을 생성하기 위해 가장 많이 사용되는 구동기는 모터입니다.

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원하는 시스템의 회전축에 모터를 부착하여 토크를 발생시키면 그 시스템이 회전하게 됩니다. 로봇 링크에 모터를 부착하면 링크가 회전하고 이동로봇의 바퀴에 모터를 부착하면 바퀴가 회전하는 식이죠.

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하지만 많은 시스템에서 원하는 축에 구동기, 즉 모터를 부착하지 못하는 경우가 발생합니다. 관성시스템인 인공위성의 경우에 자세제어를 위해 구동기를 부착해도 인공위성을 회전시킬 수 없습니다. 진공 상태인 우주에 떠 있기 때문이죠. 이런 경우에 간접 구동기인 제어 모멘트 자이로스코프 ^{Control Moment Gyroscopic, CMG} actuator system을 인공위성에 탑재 하여 인공위성의 자세를 보정하게 됩니다.

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CMG의 역할과 같은 구동기로 관성 휠(inertia wheel)이 있습니다. 관성 휠은 제어가 매우 간단하다는 장점이 있지만 움직임이 느리고 같은 토크를 생성하기 위해서 상대적으로 휠의 크기가 커지는 단점이 있습니다.

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과거 대형위성에 적용되어 온 대용량 제어 모멘트 자이로(Control Moment Gyroscope, CMG)를 경량화하여 소형위성의 기동성을 향상시키는 연구 개발이 활발히 진행중입니다. 이제는 위성이 워낙 초소형으로 만들어지고 있기 때문이기도 하죠.

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이와 같이 CMG는 원하는 축에 구동기로 제어가 안되는 시스템, 즉 드론의 자세제어나 선박이나 잠수정의 롤 축의 복원력을 위한 자세제어 등에 사용되고 있습니다. 역진자 시스템의 균형 제어에 사용하기도 하고 최근에는 모터사이클이나 자전거에 탑재하여 스스로 균형을 유지하는 균형제어에 사용되고 있습니다. 충분한 토크의 모터를 단 CMG를 이용하면 넘어지지 않고 자율주행을 할 수 있는 자전거를 만들 수 있다는 것이죠.

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이미 구글과 리트 모터스가 시도를 했습니다.

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전동 휠체어 기술은 자율주행, 장애물 회피, 생체 신호 기반 제어 등 인공지능 및 센서 기술의 융합을 통해 사용자 중심의 맞춤형 서비스 제공이 가능해졌습니다. 그리고 경량화, 내구성 향상, 친환경 소재 개발을 통해 제품의 성능과 지속 가능성을 높이고 있죠.

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두 바퀴 휠체어 기술은 기존의 네 바퀴 휠체어와 달리, 두 개의 바퀴만으로 균형을 잡고 이동하는 혁신적인 장치입니다. 이 기술은 사용자에게 더 많은 이동의 자유와 기동성을 제공하기 위해 개발되었으며, 특히 좁은 공간이나 험난한 지형에서도 효과적으로 사용될 수 있습니다.

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두 바퀴 휠체어는 자체 균형 유지 기능을 갖추고 있어, 사용자가 다양한 지형에서 자유로운 이동성을 제공할 수 있습니다. 이는 특히 계단이나 경사로와 같은 장애물을 넘는 데 유리합니다.

그리고 상대적으로 가볍고 컴팩트하여, 사용자가 휠체어를 보다 쉽게 휴대하거나 이동할 수 있습니다.

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한편, 두 바퀴는 휠체어에만 적용된 것이 아닙니다. 이미 일명 세그웨이 '왕발통' 으로 생활에서 접했고, 이제는 로봇에서도 나오고 있으니까요.

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두 바퀴 휠체어 기술을 상용화한 대표적인 회사와 제품은 다음과 같습니다.