現實版鋼鐵俠:增強人體力量的機器人套裝

一種外骨骼機器人套裝可能幫助工人搬運重物,並幫助患者移動受損和假肢


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穿上可以增強力量、在受傷恢復期間保持身體活動,甚至可以作為假肢的機器人外骨骼的前景極具吸引力。然而,與鋼鐵俠所穿的輕巧盔甲不同,迄今為止,大多數外骨骼看起來更像是拼湊在一起的笨重備件。

日本的CYBERDYNE公司希望透過一種正在研發中的光滑白色外骨骼來改變這種狀況,該公司表示該外骨骼可以增強身體自身的力量或替代患病(或缺失)肢體的工作。該公司對其新技術非常有信心,已開始建造一個新的實驗室,預計從10月份開始每年大規模生產多達500套機器人動力服(想想沒有頭盔的星球大戰衝鋒隊員),據日本共同社網站報道。

CYBERDYNE於2004年6月成立,旨在將以日本筑波大學系統與資訊工程教授山海嘉之為首的一組研究人員的控制論研究商業化。其最新產品:機器人套裝混合輔助肢體(HAL)外骨骼,該公司創造該外骨骼是為了幫助培訓醫生和理療師,幫助殘疾人,允許勞動者搬運更重的貨物,並協助緊急救援。外骨骼套裝的原型是為身材矮小的人設計的,身高五英尺三英寸(1.6米)。該套裝重50.7磅(23公斤),由一個100伏交流電池供電(持續時間長達五個小時,具體取決於套裝消耗的能量)。相比之下,麻省理工學院媒體實驗室生物機電一體化小組開發的下半身外骨骼由一個48伏電池組供電,重約26磅(11.8公斤)。

CYBERDYNE(電影愛好者會認出這是在終結者電影中製造了命運多舛的“天網”的公司)設計HAL外骨骼主要是為了將穿戴者的現有身體能力增強10倍。外骨骼透過附著在穿戴者皮膚上的感測器檢測大腦傳送到肌肉以使其移動的訊號。外骨骼的計算機分析這些訊號,以確定它必須如何移動(以及以多大的力)來幫助穿戴者。該公司在其網站上聲稱,該裝置還可以自主執行(基於儲存在其計算機中的資料),這在患有脊髓損傷或因中風或其他疾病導致的身體殘疾的人使用時至關重要。

HAL外骨骼目前僅在日本銷售,但該公司表示計劃最終在歐盟也提供。據該公司網站稱,該公司將以每月約1,300美元的價格出租(目前沒有購買選擇)這些套裝(包括維護和升級),該網站還表示,租金會有所不同:醫療機構和其他租賃這些套裝的企業將支付大約三倍於個人的費用。該網站沒有解釋原因,也未能聯絡到該公司置評。

CYBERDYNE並不是唯一一家開發外骨骼技術的公司。美國陸軍正處於測試由鹽湖城機器人和醫療裝置製造商Sarcos(以及國防承包商雷聲公司的一個部門)製造的鋁製外骨骼的早期階段,以提高士兵的力量和耐力。該外骨骼由感測器、執行器和控制器組合而成,可以幫助穿戴者毫不費力地舉起200磅的重物數百次,該公司週三在新聞稿中表示。該公司還聲稱該套裝足夠靈活,可以踢足球並爬樓梯和坡道。

但是,在HAL或任何其他外骨骼成為日常生活的一部分之前,還有許多問題需要解決。休·赫爾說,外骨骼與人體肌肉平行工作,充當幫助身體克服慣性和重力的人工系統,他是麻省理工學院生物機電一體化小組的首席研究員,該小組正在開發一種輕便、低功耗的外骨骼,它綁在人的腰部、腿部和腳上。穿戴者的腳進入附著在一系列金屬管上的靴子中,這些金屬管沿著腿部延伸到揹包。該裝置將揹包的有效載荷從穿戴者的背部轉移到地面。

開發用於醫療保健的外骨骼的困難之一是它們必須滿足的醫療需求的多樣性。“一個人可能有膝蓋和腳踝問題,另一個人可能有肘部問題,”赫爾說。“你到底要如何製造一個可以容納很多人的可穿戴機器人?”

還有人擔心外骨骼會透過完成受損肢體的所有工作而阻礙康復,即使是有限的使用也可能對受損肢體有益。“如果矯形器做一切事情,”赫爾說,“肌肉會退化,所以你希望矯形器只做適量的工作。”

考慮到HAL的運動依賴於整個外骨骼中安裝的許多電動機,電源效率也可能成為一個問題。雷·鮑曼說,電力的問題是你必須充電,他是化學教授和德克薩斯大學達拉斯分校奈米技術研究所的主任。鮑曼和他的同事們一直在開發可以充當人造肌肉的物質(透過將化學能轉化為電能),這些物質可能有一天能夠移動假肢和機器人部件。他們的目標是避免電機驅動的假肢必須充電所固有的停機時間。

這讓你更加欣賞鋼鐵俠的力量和敏捷性。

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