ホーチミン市SHTP ラボの研究チームが作成したロボット骨格は、人間の脚と同様の動作メカニズムを備えており、脳卒中や脚の負傷者の理学療法に役立ちます。
この製品は、ホーチミン市ハイテクパーク研究開発センター（SHTPラボ）の精密機械・自動化研究所の5人の科学者が、過去3年間にわたり複数の大学と共同で開発しました。SHTPラボの精密機械・自動化研究所所長であるブイ・クアン・ヴィン氏によると、このロボット骨格（外骨格）は、人が地面を楽に移動する際に、立ち上がったり、座ったり、バランスを保ったりするのを支援することを目的としています。この製品は、脚の負傷者や脳卒中患者のリハビリテーションに適しています。また、補助機能を備えているため、重い物を運ぶのを助けたり、兵士の長距離行軍をサポートしたりすることもできます。
この研究グループのアイデアは、市販の製品が脚全体ではなく、主に脚の複数の関節を鍛えるものであるという事実から生まれました。さらに、運動中はユーザーは同じ場所に留まらなければならず、実際の歩行を体験できないため、退屈になり、効果が薄れてしまう可能性があります。このロボット骨格を用いることで、患者は自分の足で歩くことを体験でき、脚の筋肉の働きを助け、回復を促進します。
研究チームが実験的に開発したロボット外骨格による脚のリハビリテーション。ビデオ：研究チーム
ロボット骨格は主にアルミニウム製で、重量は約20kgです。年齢や体格に応じて脚の高さを調整し、高さを調節できます。骨格の関節には400Wの電気モーターが4つ搭載されており、ギアボックスで速度を調節することで、さまざまな運動強度に対応できます。
ヴィン師範によると、モーターは非常に重要な役割を果たします。訓練中に引っかからないコンパクトさと美観を兼ね備える必要がある一方で、脚の負荷容量を確保するために大容量である必要があるからです。「他の手のリハビリ訓練機器とは異なり、脚の訓練ロボットスケルトンは良好な重心を確保し、使用中に倒れないようにする必要があります」と彼は述べました。重心を維持するために、チームはバランスを維持するための分析を行い、電動シリンダーを備えたアームレストフレームを使用した起立・着席サポートシステムを開発しました。使用時には、患者はアームレストフレームを使用して、脚の運動時に立ち上がったり、座ったり、バランスを維持したりする練習をします。
システムの電源には、20Ahリチウム電池が2個搭載されています。1個はロボット骨格用、もう1個はアームレストフレームと制御回路用です。2つのシステムは、使用目的に応じて、接続ケーブルを介して同時に動作させることも、独立して動作させることもできます。製品には緊急ボタンが装備されており、運動中にユーザーにとって危険となる可能性のあるエラーが発生した場合、すべてのシステム動作を停止します。
チームはシミュレーションツールを用いて運動管理ソフトウェアを開発しています。運動プロセスを通じて、脚の関節の角度の変化や歩幅などのデータが提供され、医師は患者に適切な強度の運動を設定することができます。
研究チームは近い将来、リハビリテーション病院と協力し、複数の患者を対象にシステムの有効性を評価し、製品の最適化の基礎として商業化を目指します。また、足に装着して運動強度を測定するセンサーを設計し、人工知能を用いて患者の運動プログラムからデータを分析し、より最適な運動プログラムを作成することも計画しています。「これは学際的な研究分野であるため、製品を完成させ、実用化するには、多くの専門家、特に医療機関の参加が必要です」とヴィン氏は述べました。
研究チームが設計したリハビリ用外骨格。写真：研究チーム
ホーチミン市オートメーション協会会長のレ・ホアイ・クオック准教授は、ベトナムにおける脚用外骨格の研究は現状では主に科学的なテーマに留まっており、実用化可能な市販製品は多くないと指摘した。クオック准教授は、腕や脚のリハビリテーション用外骨格にはそれぞれ異なる特徴と複雑さがあると評価した。しかし、脚の訓練システムは、患者の座位、立位、歩行など、患者の体重を支えることができなければならない。これは個々の患者の体力や回復状況によって異なるため、正確な計算が必要だ。
同氏によると、研究グループは現在、研究の初期段階にある。製品化には、多くの患者を対象に試験を行い、その経験を評価し、設計とコストを最適化して、技術面と価格面で製品を完成させる必要がある。「私たちは、同グループがリハビリテーションの専門家や病院と連携し、試験を実施できるよう支援します。製品が実用化されるには、科学者は運動器具を提供するだけで、個々の患者に合わせた運動方法と条件を指定するのは医師です」とクオック准教授は述べた。
ハアン
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