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外骨骼機器人的革命性突破

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科技產業資訊室 (iKnow) - Hana 發表於 2015年12月1日

外骨骼機器人(Exoskeleton)或稱穿戴式機器人(Wearable Robot)的概念原型自昆蟲而來,運用外在骨骼支撐、移動身體。早期的外骨骼機器人是以金屬打造成從腰部到腳踝的金屬骨骼支架,穿戴在衣服外部能夠幫助使用者在走路或跑步時更加省力,或行動不便者重新走路。

圖一:外骨骼機器人的革命性突破,ExoAtlet(右一)


隨著技術、材質等的精進,近來美國更推出軟式外骨骼機器人(Soft Exoskeleton),比起以往穿戴在衣服外面的金屬外骨骼而言,軟式外骨骼機器人是類似於緊身型運動服,可以穿戴在普通服裝的內部,保護穿戴者的隱私。

外骨骼機器人最早是美國海軍為幫助士兵在扛重物也能行軍千里所研發出來的產物,直到美國國防高等研究計畫署(DARPA)也投入研發後,外骨骼機器人才逐漸受到重視,但使用對象仍以軍人為主。

一直到了日本筑波大學研究團隊把外骨骼機器人應用在醫療復健領域時,才普遍廣為人知。然而,筑波團隊開發出來的外骨骼機器人-HAL造價昂貴,一台動輒要數萬甚至是數十萬美元令人卻步,最大阻礙還是在於HAL重量過重,患者一旦跌倒就很難自己站起來,無法有效解決行動不便患者的問題。

隨著科技的發展,有越來越多輕薄且堅固的金屬材料被研發出來,外骨骼機器人過重的問題也就迎刃而解。2015年,俄國的ExoAtlet採用尖端超輕量金屬材料,打造出總重量僅20公斤的外骨骼機器人(如圖一),材質輕盈、耗電量低,可連續使用8至9小時,行動不便的患者穿上後就能跟一般人一樣正常行走,甚至還能登山。因此,在試用階段就受到患者極大關注,業者便加快產品商用化的速度,預計2016年1月就能正式上市。

現階段的外骨骼機器人都是穿在衣物外面,讓穿戴者行動不便的隱私暴露在外。美國哈佛大學針對此點研發出一款軟式外骨骼機器人,外觀如同緊身運動褲,電線隱藏在布料中,馬達則設計在腰部,藉由布料中的感測器偵測到使用者想做的動作後,再把訊息傳遞到馬達,協助患者做出相應的動作,同時也能將其穿戴在一般衣物裡面保護隱私。

未來,軟式外骨骼機器人若成功上市後,對於行動不便患者而言是一大福音。(792字;圖1)

參考資料:

  1. 가볍게 힘 쓰세요… 부드러워진 '입는 로봇'。朝鮮日報,2015/11/17。網址:http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2015/11/16/2015111604490.html
  2. 오래 뜨는 드론, 가벼운 외골격 로봇…첨단기술 날개 단 러시아。韓國經濟,2015/11/01。網址:http://www.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2015110110381


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