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工研院研發之下肢行動輔助機器人(機械腿)~先進行動輔助外骨骼機器人技術

先進行動輔助外骨骼機器人技術

分類:工研院機器人行動輔具脊髓損傷碳纖模具醫療復健

工研院針對現有行動輔助外骨骼機器人過重、行走效率及環境適應性不佳等問題,進行輕量化結構、高效能驅動模組以及適應性步態控制等技術研究,以期開發優質平價之行動輔助外骨骼機器人,嘉惠更多脊髓損傷傷友及行動不便人士。

現有行動輔助外骨骼機器人有著過重、行走效率及環境適應性不佳等缺陷,工研院針對這些弊病,進行輕量化結構、高效能驅動模組以及適應性步態控制等技術研究,以期開發優質平價之行動輔助外骨骼機器人,嘉惠脊髓損傷病友及行動不便人士。

全球目前約有700萬脊髓損傷病友,每年新增35萬人,平均受傷年齡29歲,為了提供傷友更佳的生活品質,歐美日相繼開發行動輔助機器人,提供行走及坐站間轉位輔助,但現有輔助機器人售價高,更有過重、行走效率不佳及環境適應性不足等缺點,無法有效拓展脊髓損傷傷友活動範圍。

工研院針對當前輔助機器人需要改良之處,開發結構輕量化金屬與碳纖異質接合技術,進行結構與驅動模組整合設計,並研發兼具低模具費用、低疊層人工、低設備投資之新製程來降低機器人製作成本;針對輔助機器人行走效率不佳的問題點,開發多操作點驅動模組,提供機器人各種使用情境下之不同扭力加快行走速度;並致力提升環境適應性,融合使用者姿態及環境資訊,讓輔助機器人的設計能接近健康人的步態,並提供狹窄空間步態調整、上下階梯等環境適應能力。

工研院所研發的輔助機器人,已經與台灣大學合作進入臨床研究,並有數位脊損傷病友參與本計畫之,後續研究目標是開發重量小於12 kg、最高行走速度達1 m/sec、續航力超過3小時的行動輔助外骨骼機器人,提供脊損傷病友坐、站、平地行走、階梯行走、斜坡行走等完整行動輔助,成果亦將應用於中風、運動傷害等醫療復健用途,相關訊息請參考 http://walkagain.itri.org.tw/Chinese/index.html

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太陽系也有尾巴 探測器首度捕捉

浩瀚的太陽系,也有尾巴。美國太空總署(NASA)探測器花了3年時間,拍攝並繪製了太陽系難得一見的尾巴形狀,從背後看則類似植物的花瓣。科學家指出,由於太陽系尾巴極難被發現,這是人類首次能以儀器呈現太陽系尾巴的模樣,也為人類探索外太空樹立新里程碑。

美國太空總署利用「星際邊界探測器」(IBEX),花了3年時間,終於測繪出太陽系的尾巴(heliotail ),而其尾部大小形狀就像一片四葉草,受到磁場拉扯影響而扭曲,由於其中的物質並不會產生光,因此很難被一般儀器發現,目前其確實長度仍需進一步研究。美國太空總署科學家麥卡麥斯表示,「很多模組結果都顯示,太陽系尾巴應該像這樣,但我們在此次發現之前都毫無所悉。」

科學家表示,太陽系尾巴位在「日光層」(Heliosphere)後面,日光層主要由太陽風及太陽磁場造成,目前被認為是太陽系最遠的末端,至於太陽系尾巴看起來像樹葉的形狀,原因是從太陽極區產生的太陽風(sOLar wind)速度較快,而從太陽赤道產生的太陽風速度則較慢,在移動中所造成如此奇特的形狀。

科學家目前正利用繪製的資料,企圖更了解形成太陽系尾巴的帶電粒子,以及太陽產生的太陽風,負責星際邊界探測器任務的科學家克里斯遜強調,「科學家們總是假設太陽系有尾巴,但是這次人類真正的擁有資料,讓我們能明瞭它的形狀。」

造價1.69億美金(約台幣50.6億元)的星際邊界探測器,過去同樣戰績輝煌,2008年升空進入地球軌道後,負責觀察從日光層噴向地球的物質,最為人津津樂道的是在2010年首度紀錄到太陽風撞擊地球「磁層」(magnetosphere)第一手畫面。

本次研究結果刊登在《 The Astrophysical Journal》期刊。

圖說:科學家首度繪製了太陽系尾巴示意圖。尾部的大小形狀看起來略似植物四葉草的葉子,圖中白色的是速度較慢的太陽風,中間紅色部分則是速度較快的太陽風。(photo by NASA)


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