高齢化社会に求められる人间支援ロボットの実用化を目指して
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高齢化社会と言われる现代。
高齢化に伴い、私たちが直面する课题は大きく2つ。高齢者の蚕翱尝(クオリティ?オブ?ライフ)の维持?向上と若年労働力不足。髙岩先生はこの2つの课题を、空気圧駆动系による人间支援システムの构筑により、解决すべく研究を行っています。
その一例がコチラ!
重いものを持ち上げるために着用するパワーアシストスーツを见たこと、ありませんか?腰をサポートし、负担を軽减してくれるので、工场や农作业など荷上げや荷下しの际に活用しようと导入が検讨されていますが、従来品は脱着に时间がかかること、5㎏くらいある装置自体の重さが直接人にかかることが弱点。
それを解决するため、徳岛県工业技术センターと共同研究し、免荷型空気圧パワーアシスト装置を开発!靴を履くように着脱できるので、必要な时だけ装着して、不要な时はすぐ取り外しが可能です。軽量でコンパクトなうえ、使ってみると脇の下から谁かが支えてくれているような感じで、楽ちんなんだとか。
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髙岩先生が空気圧に着目したきっかけは、以前在籍していた冈山大学时代。その研究室で出会った先生が先见の明があり、随分前から「高齢化により、ロボットが必要になる时代が来る。そこでロボットに要求されるアクチュエーター(动きを作り出すもの)は空気圧」と、ヒューマンサポートに必要なエネルギーとして、注目していたといいます。
空気圧のメリットは圧缩性。外からの圧力によってギュッと小さくなり、形を変えることができる柔软性が、空気圧駆动系のロボットの安全性を担保していて、人间支援システムを构筑するのに欠かせない要素となり、髙岩先生の研究室から様々なロボットが诞生しました。
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髙岩先生の研究は、昨年から徳岛大学の研究クラスターの中でも重点研究に採択され、徳岛大学病院の形成外科と共に実用化を目指した取り組みを行っています。
そのひとつが、空気圧を利用した歩行支援シューズの开発です。「高齢者は脛の筋肉が弱まり、歩行时につま先が上がりにくくなっています。そのため、すり足みたいな歩き方になり、ちょっとした段差で躓いてしまうことも。躓いて転ぶと骨折の可能性も高いので、『躓かない靴を作ろう』をコンセプトに开発を始めました。
歩行支援シューズは、足が地面から离れた瞬间に、靴自体がつま先を胜手にあげるという动作を电気エネルギーを使わず、自分の体重だけで行うもので、つま先が地面から离れた动作をトリガーとする回路を构成。2月の终わり顷に特许を申请し、现在、実用化するための公司を探しています」。
糖尿病の罹患率が日本一という徳岛県。足首の関节の角度が狭くなり、患者さんはペタペタと足里で着地するような歩き方になるため、一点に加重がかかり、床ずれをおこすこともあるのだそう。それを予防するためにもこのシューズの活用が期待されています。
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理学疗法士を育成するロボット。
患者さんの手首特性を実装させ、様々なリハビリ动作ができる。
「研究クラスターにはもう一つあって、徳岛大学病院リハビリテーション部と一緒にやっているのが、空気圧駆動系を用いたリハビリ支援システムの開発です。
脳卒中の患者さんは、末端の神経が切れて、手と指が动かなくなっているんですが、それを放置しておくと、硬直して関节が硬くなり、二度と动かなくなってしまうため、手术をした直后から动かすというのが大事なんですね。
理学疗法士の方がされている作业をロボットに代替させることができないかと考え、亲指と他4本の指で患者さんの手を挟み、伸ばして、また曲げて…という动作を、二本のスティックで再现できるよう、空気圧を使ったスティックの制御システムを开発しました」。
このように手指伸展のリハビリを行うロボットと并行して、手首のリハビリにおいて理学疗法士を训练するために、患者役を行うロボットも开発。
「患者さんの手首特性をいかにロボットに実装するか。これがちょっと难しいんですが、そういうこともやっています」。
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実用化が期待される空気圧駆动ロボットですが、「空気の圧缩性は外からの力に対して容易に変异するということですが、逆の见方をすると摩擦力に対してすぐずれるというデメリットもあります。そのため产业用の用途には空気圧は向かないんですよ」と髙岩先生。
工場でA 点からB 点へモノを動かすという動作を空気圧のシリンダーでやろうとすると、摩擦により正確な位置に移動させることができません。何度やっても同じ位置にぴったりくるような、精度を要求される動作に空気圧を活用することは不向き。
「不向きなんですが、制御理论を适応して、制御性能をいかに高めるかといったことは研究としてはホットなトピックです。
私の研究は人间支援システムの构筑と产业用途を主眼においた运动性能の向上の2つがあり、まずは高齢化社会に必要とされる人の运动をサポートするようなものを作ることが、紧急かつ、最大のテーマと考えていますので、これらのロボットの実用化を目指し、研究を続けていきたいと思います」。
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髙岩先生の研究室の皆さん。
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大学院社会产业理工学研究部
理工学域 教授
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[取材] 172号(平成30年7月号より)
