機器外骨骼:讓生活品質更美好。

一家來自紐西蘭奧克蘭市的公司研發出一項革命性的機器人技術,可以幫助那些行動不便的患者重新站起來:那就是Rex Bionics公司的機器外骨骼。其中內建的maxon馬達能確保各肢體協調運動。

  • Rex外骨骼。 © 2012 Rex Bionics

Hayden Allen 來自紐西蘭,是一位平凡的年輕人。在一次摩托車事故中,他的脊椎受到嚴重創傷,從那時開始,他便只能依賴輪椅行動。當時,醫生宣告他永遠再也無法走路了。但是,這位醫生錯了。 Hayden 成為世界上首批機器外骨骼 Rex 的受益者之一。當他第一次嘗試使用機器腿時,他的朋友提醒他,走路時不要一直盯著自己的腳。「但我實在沒辦法控制自己不盯著我那雙自行移動的腳看」, Hayden 這樣描述他使用 Rex 踏出第一步的情形。(觀看影片 / QR 碼)。機器腿讓他再次感受到生活的品質,也讓他再次重拾對生命的希望。他又再次能夠去到那些以前對他來說遙不可及的地方。而且他還可以回到工作崗位,重拾機械師的工作,甚至參加各種休閑娛樂活動。

大約在九年前, Rex Bionics 公司的創辦人 Richard Little Robert Irving 首次提出了研發這一類機器腿的計劃。原因很簡單: Robert Irving 當時已被診斷出患有多發性硬化症,他知道,總有一天他自己也必須坐上輪椅。除此之外,兩人的母親都是輪椅使用者,因此他們非常能體諒殘障人士的不便。兩人決定利用他們的工程知識,來為那些不良於行的人士,研發一種可幫助他們擺脫輪椅、重新站立行走的機器。這家紐西蘭公司便因此誕生了。

為什麼選擇機器外骨骼?

機器外骨骼可從外部為人體提供支撑。外骨骼是專為協助不良於行的人重新站立行走所設計,並且增强他們的力量和耐力。 Rex 能幫助他們重新站立、行走、起身、轉身和自行坐下,甚至可以完成側向動作、上下樓梯和在堅硬平坦的表面上(包括上下斜坡)行走。這種仿生腿雖然不能完全取代輪椅,但使用者卻能在它的協助下重新站立。對於這些人士來說,就算只是在談話時能再次平視對方,就已經是一種非常特別的體驗了。「透過先進的技術以及對功能、外形和可用性的不斷改良,我們希望能為全世界更多人提供協助。使用者在使用 Rex 時所流露的欣喜和難以置信的表情讓我們感到非常高興,這也是整個 Rex 團隊的動力來源」,公司創辦人之一的 Richard Little 這樣告訴我們。

Rex Bionics 公司的兩個生產基地目前共生產兩種型號的 Rex 外骨骼,以滿足不同的需求。「 Rehab Rex 」專供復健中心使用。「 Rex 」則是專為私人用戶研發,用來協助他們執行無法在輪椅上完成的工作。根據 Richard Little 的說明,在研發過程中遇到的最大挑戰便是設計出極其複雜,但同時重量極輕的機器人平台。另外一個基本條件,就是要使使用者受限的身體能與安裝在體外的機器腿完美配合,以保證安全站立和運動。

整套外骨骼設備重 38 公斤,但使用者不需承担任何重量。這套設備的動力由一組內建且可拆卸的蓄電池提供,可持續運行兩小時。 Rex 透過控桿和控制面板操作–而其它外骨骼則常常需要以感應器進行控制。使用控桿操作的優點在於,不需運動或神經功能便能使外骨骼移動。使用 Rex 每分鐘大約能行走 3 公尺,速度雖然不算快,但對於使用者來說卻是相當大的進步,而且使用者不會失去依靠–不管是處於開啟或是關閉狀態,外骨骼設備始終穩如泰山,即使在人多的環境中(例如體育賽事或演唱會),使用者也不需擔心人群推擠而摔倒。 Rex 也不需要額外的支撑輔助工具,例如拐杖,使用者的雙臂可以自由活動。

十具强大的馬達確保運動過程的安全性

Rex 是一架極為複雜的電機設備–每架外骨骼都是由上千個精密零件所組成,包括透過由 29 個微型控制器形成的網路進行控制的仿生腿部件。 Rex 微型控制器分佈設計特殊,使設備能在數秒内開始運動並作出反應,同時又能讓 Rex 的使用者感覺動作均匀流暢。而使運動過程平穩流暢的最大功臣便是 maxon 馬達。

這些馬達促使所有組件均以完全相同的方式運動,就像真正的人腿一樣。每具外骨骼上都安裝有十具 maxon 馬達 DC RE 40 RE 40 功率為 150 瓦,效率高達 90% 。這組機械換向的 DC 直流馬達具有扭矩性能佳、高動態、轉速範圍極寬且使用壽命長的特點。這具馬達的核心是享有國際專利的無鐵芯繞組,能確保傳動裝置的無頓轉運行。這些優點讓 Rex Bionics 選擇了 maxon 馬達,因為 Rex 是一種高度敏感的醫療產品,確保人員安全是最重要的使命。

馬達所面臨的最大挑戰在於:同時滿足對品質、尺寸和性能的要求。目前在紐西蘭約有 18 Rex 使用者,而且每個月都有新的受益者,他們對 Rex 的評價可以用 Mitch Brogan 的話來作總結:「我無法停止開懷歡笑,因為我知道,我的生活將煥然一新。」

 © maxon motor ag

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