- 본 기술은 다양한 인체(노약자/장애인/일반인)의 능력을 증강시키는 웨어러블 디바이스의 사람이 직접 착용 또는 입어야 검증 가능하다는 한계를 극복할 수 있는 디지털 트윈 기반 설계 및 검증 기술임
- 세부적으로는 다양한 대상군에 대한 인체 정역학 및 동역학 모델링을 통해 다양한 인체를 표현할 수 있는 휴먼 디지털 트윈 기술, 인체 능력을 증강시키는 웨어러블 디바이스 장치의 all-in-one 소프트웨어 프레임워크인 디바이스 디지털 트윈 기술, 마지막으로 휴먼 디지털 트윈 및 디바이스 트윈 연동 시뮬레이션을 수행하기 위한 인터랙션 에뮬레이션 기술로 구성되어 있음
- 웨어러블 디바이스를 디지털 트윈을 통한 시뮬레이션을 수행함으로써 엔지니어링 설계 싸이클을 가속화하고 비용을 줄일 수 있음
- 안전하고 완전하게 제어된 가상 테스팅 및 검증 환경을 빠르게 제공
- 다양한 시나리오를 제공함으로써, 더욱 지능화된 웨어러블 디바이스의 개발을 촉진하여줌
- 사용자와 웨어러블 디바이스 간의 상호작용에 대한 개발자의 이해도를 높여줄 수 있음
[기술이전의 목적]
- 본 기술은 휴먼 디지털 트윈 및 디바이스 디지털 트윈을 이용한 근력 증강 웨어러블 디바이스의 제품 제작에 활용하고자 하며, 아래와 같은 세 가지 기술 요소를 포함하고 있어 관련 분야 제품 개발을 위한 검증 서비스에 활용되는 것을 목적으로 함
[기술이전의 필요성]
- 웨어러블 디바이스의 성능은 제작된 시제품을 통한 착용자의 사용성 평가에 의존하여 검증되고 있는데, 사용자의 다양한 특성과 환경 변화를 반영하여 최종 제품을 도출하기 위해 많은 시제품이 제작되고 있어 시간 및 인적 소모가 큰 상황임
- 다양한 인체(노약자/장애인/일반인)의 능력을 증강시키는 웨어러블 디바이스의 검증 한계(사람이 직접 착용 또는 입어야 검증 가능) 극복이 가능한 디지털 트윈 기반 설계 및 검증 기술 개발이 필요함
- 기존에는 사람이 직접 시제품을 착용하여 검증하였다면, “디지털 트윈기반 상지 운동 웨어러블 디바이스 시뮬레이션 시스템”을 사용하게 되면 시제품을 제작하기 전에 휴먼 트윈 DB를 호출하여 massive한 시뮬레이션을 통해서 사전에 디바이스 성능평가를 수행할 수 있다. 이렇게 설계단계에서 사전에 평가를 하게됨으로써 기존 방식에 비해 시제품을 제작하는 시간과 비용을 감소시킬 수 있을 것으로 기대됨
- 기존 근력증강 웨어러블 디바이스 시장은 높은 시간/금전적 비용으로 비즈니스 모델 선정이나 시장 진입이 어렵고, 이는 시제품의 높은 단가로 귀결되어 end-user의 부담이 높았다면, “디지털 트윈기반 상지 운동 웨어러블 디바이스 시뮬레이션 시스템” 개발을 통해 문제점을 해소하여 웨어러블 디바이스 기술 생태계의 선순환을 이끌 수 있을 것으로 기대됨
- 본 기술 “디지털 트윈기반 상지 운동 웨어러블 디바이스 시뮬레이션 시스템”은 다양한 인체(노약자/장애인/일반인)의 사이즈와 활동 능력(최대 근력 및 관절가동범위)에 대해서 재활 운동 시뮬레이션을 통해 인체 각 부위의 움직임과 사용되는 근력 등의 데이터를 추출하는 서비스를 제공함
- 사용자가 인체의 사이즈와 활동 능력을 입력하여 그에 맞는 휴먼 트윈을 생성함
- 또한, 성능 검증하기 위한 목표 웨어러블 디바이스의 트윈을 생성하여 기 생성된 휴먼 트윈이 착용하도록 함
- 디바이스 트윈을 착용한 휴먼 트윈은 입력된 디바이스 제어 동작에 맞춰 재활 운동을 시뮬레이션하고, 휴먼 트윈 동작을 시각화하여 사용자가 확인할 수 있게 함
- 또한 시뮬레이션을 통해 생성되는 관절 각도, 관절 토크 등의 값은 따로 저장되어 사용자가 분석에 활용할 수 있도록 함
[기술이전의 내용]
- 휴먼 트윈의 인체 사이즈를 입력할 수 있는 기능
- 상지 운동에 필요한 관절의 최대 근력을 입력할 수 있는 기능
- 상지 운동에 필요한 관절의 가동 범위를 입력할 수 있는 기능
- 입력된 정보에 따라 휴먼트윈을 생성하여 제공하는 기능
- 입력된 디바이스 외형정보에 적합한 디바이스 트윈을 생성하는 기능
- 생성된 디바이스 트윈을 휴먼 트윈에 착용하는 기능
- 디바이스 트윈을 착용한 휴먼트윈이 상지운동 시뮬레이션을 수행하는 기능
- 시뮬레이션을 수행한 결과에 대해 관절각도, 관절 토크 등의 데이터를 조회할 수 있는 기능
[기술이전의 범위]
- 기술문서 및 프로그램
[적용분야]
- (웨어러블 디바이스 디지털 트윈 서비스) ETRI 공유플랫폼(나눔)의 기술 체험 서비스를 통해 웨어러블 디바이스 디지털 트윈 서비스를 온라인으로 체험 가능하도록 지원함
- (데이터 스토어 운영) 대상 기술의 활용으로 인한 유형적 결과물로 인체, 인지, 디바이스 제어 알고리즘 등 다양한 데이터가 생성될 것으로 예상되며 데이터 스토어를 통해 사용자 참여형 데이터 공유 서비스를 구축함
- (데이터 가공 및 디지털 트윈 서비스 확장) 웨어러블 디바이스 산업 생태계를 발전시키기 위해 사용자 참여형 데이터 가공 및 디지털 트윈 서비스 확장을 지원함
[기대효과]
- 다양한 인체(노약자/장애인/일반인) 모델 및 웨어러블 디바이스 트윈을 통해 웨어러블 시스템 기능 뿐만이 아니라 사용자 인터랙션을 검증할 수 있는 휴먼 디지털 트윈의 핵심 기술 확보 가능 등
- 기존 웨어러블 디바이스의 시제품 개발 사용자의 착용 재개발 시읔롤 인한 개발기간 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것이며 절감된 비용으로 인해 웨어러블 시스템 시장이 더욱 활성화될 것으로 예상 등
- 일반인만을 대상으로 한 웨어러블 디바이스 개발이 아닌 노약자, 재활환자, 장애인 등을 휴먼 모델에 포함시킴으로써 사회적 약자들이 좀 더 편하고 안정적인 기기를 활용가능 등