像衣服一樣輕便的「穿戴型機器人」,讓使用者重新獲得行走的力量

支援老年人,並開發專為腦性麻痺等兒童設計的型號

6月 14, 2024
BY HIROKO ISHI
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JSTORIES - 在高齡化和人口減少日益嚴重的背景下,全球各地都在積極開發可穿戴(能夠裝置在身體上的)機器人。這些機器人不僅能補助或強化因年齡增長而衰退的運動功能,還在醫療、護理、製造業、建築業、物流業等多個工作場合中,為工作者減輕身體負擔,發揮著重要的作用。
可穿戴機器人正逐漸成為社會和日常生活的必需品,如何將其開發成不是沉重裝置,而是更輕鬆使用的產品成為了重要的課題。曾在信州大學繊維學部從事研究的橋本稔先生所追求的目標,是實現一種像衣服一樣輕便可穿戴,並能為身體提供力量的「穿戴型機器人」。
裝上Curara進行復健的人們。 由AssistMotion提供
橋本先生於2017年創立了由信州大學發起的初創企業Assist Motion。他開發了名為「curara(クララ)」的獨特可穿戴機器人,並將其推向市場。除了醫院和護理機構外,從2022年開始,這款產品也透過租賃和銷售方式提供給一般使用者。
說到可穿戴機器人,許多產品的角色是減輕物流或護理等現場的作業負擔,但「curara」則專為那些因加齡、事故或疾病等原因在行走上受到影響的人們設計,專注於支持「重獲行走的力量」的復健訓練。其命名靈感來自於人氣動畫《阿爾卑斯山的少女海蒂》中的角色——海蒂的朋友克拉拉。當克拉拉從輪椅中站起來,開始獨自行走時,橋本先生希望通過這款機器人,能夠讓更多的人像她一樣,重新靠自己的力量走路。
極為輕便,外觀時尚且易於女性使用的機器人「curara」。  由AssistMotion提供
極為輕便,外觀時尚且易於女性使用的機器人「curara」。 由AssistMotion提供
為了考慮像穿脫衣服一樣的便捷性,「curara」的重量已經被控制在4個關節的全套控制器一體型下為2.9公斤,而僅輔助2個關節的半套型則為1.8公斤。與一般的可穿戴機器人(例如減輕腰部負擔或步態輔助型機器人)相比,後者通常擁有骨架結構,支撐整體體重,因此其重量大約為15公斤左右。
「curara」是一款「非外骨骼型機器人」,它將各個馬達安裝在接近人體關節的部位,僅提取人體的動作來進行輔助,因此不需要支撐機器人的骨架結構。由於利用了纖維研究,使其具有像衣服一樣的形狀,從而使使用者能夠更靈活地移動。此外,使用者不需要貼上電極,只需將腰帶繞在身體上固定即可使用,這樣就減少了穿戴的負擔。橋本先生表示,「這款產品可以用於復健,幫助提高行走速度、擴大步幅,並改善左右平衡。」
與外骨骼型機器人相比,curara不會限制人體的動作,因為外骨骼型機器人會限制人體的自由度,特別是在關節等部位。舉例來說,人類的髖關節能夠進行前後、左右以及旋轉等多向的動作,而一般的機器人則只能進行前後的動作。與此不同的是,curara的設計原則是「不讓人強迫配合機器人,而是讓機器人根據人的動作進行調整。雙方的動作協調,共同實現行走能力。」橋本先生這樣解釋道。
Curara的使用者主要是神經性疾病患者和股關節骨折患者,這些人群主要在復健過程中使用。   由AssistMotion提供
Curara的使用者主要是神經性疾病患者和股關節骨折患者,這些人群主要在復健過程中使用。 由AssistMotion提供
橋本先生致力於開發curara的原因有兩個主要因素。首先是信州大學繊維學部的研究環境。「穿戴型機器人」這一概念與繊維學部的研究方向十分契合,此外,學部內有許多專注於衣物研究的學者,因此能夠共享有關穿著舒適度等方面的知識和經驗。
另一個原因是橋本先生約十年前母親進入護理機構後的情景。「母親在此之前一直能夠用自己的雙腿走路,但進入護理機構不到一年,便被安排使用輪椅,隨著步行機會的減少,走路變得越來越困難。」橋本先生心中有著這樣的遺憾,他認為,如果母親在日常生活中還能夠有機會走路,或許現在依然能夠走得動。
目前,curara的主要使用者是進行復健的神經性疾病患者和股關節骨折患者,年長者則相對較少。下一步的目標是將高齡者的步態支援納入考量,解決輕量化和降成本的課題,並推出不僅能幫助步行,還能輔助日常生活動作的全新機器人,進一步推向市場。
透過調整各個馬達位置的滑動機構和刻度顯示,讓使用者能夠輕鬆將其裝置在適當位置,並且采用注重素材和形狀的腰帶設計,能夠減少移位並更好地貼合雙腿。     由AssistMotion提供
透過調整各個馬達位置的滑動機構和刻度顯示,讓使用者能夠輕鬆將其裝置在適當位置,並且采用注重素材和形狀的腰帶設計,能夠減少移位並更好地貼合雙腿。 由AssistMotion提供
「我希望開發一款能夠支援無法在綠燈期間完全過馬路的高齡者,以及抱著孩子步行的人的機器人。」為了實現這一目標,除了需要開發能夠協助起立、坐下、上下樓梯和坡道等功能外,還需要開發其他日常生活動作的輔助功能。
未來最大的挑戰是實現一般人能夠接受的價格。目前,若購買完整設置(4個關節)的curara,需支付包括稅在內的1,749,000日元,這使得其難以進入市場。橋本先生表示:「如果將來能夠作為適用於介護保險的福祉用品以較低價格提供,那將是一大突破。」
同時致力於降低成本並擴展新的使用領域。目前,他們正在開發適合兒童使用的可穿戴機器人,主要針對0至未就學兒童,為身高90㎝到145㎝的孩子提供身體支援。
「我希望開發一款能夠支援無法在綠燈期間完全過馬路的高齡者,以及抱著孩子步行的人的機器人。」——AssistMotion代表橋本稔氏     由AssistMotion提供
「我希望開發一款能夠支援無法在綠燈期間完全過馬路的高齡者,以及抱著孩子步行的人的機器人。」——AssistMotion代表橋本稔氏 由AssistMotion提供
「腦性麻痺或脊柱裂的孩子從出生起就不知道如何走路,因此必須逐步學會走路的動作。我們正在與長野縣立兒童醫院(安曇野市)合作開發,計劃今年內進行實證實驗,並希望能在明年實現實用化。」
此外,橋本先生還計劃在兩年後開始進軍海外市場。特別是在東南亞國家,由於這些國家不僅需要為本國的患者提供護理和治療,還經常接待來自其他國家的患者,因此市場有可能擴大。
2024年3月15日舉行的「第1回 Japan Global Innovators’ Forum (JGIF)」中進行的curara裝置實證實驗的情況。      由JSTORIES拍攝
記事:石井広子 編集:北松克朗
文章:石井廣子 編輯:北松克朗
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