护理机器人踏上征途(中)

2012-10-29 19:06:47来源: 日经电子

有特殊的技术要点

  不过,适用护理保险等措施,并不是单单为了减轻导入现场的费用负担。还有促进更多的企业加入护理机器人的开发,以推动技术的进一步发展的目的(图1(b))。

  那么,护理机器人的开发今后需要哪些技术呢?如表1所示,护理机器人其实用途非常广泛,实现不同功能所需要的要素技术也迥然不同。因此,技术要点很难一概而论。

  但护理机器人有一些共同特点。那就是“与人接触”。有直接安装在身体上与人体一同驱动的,也有在移动、移乘时等要与人体有一时接触的等,虽然“接触”程度各不相同,但都不可避免地要与人接触。这是其与生产汽车和电子部件的工厂现场使用的传统机器人、即所谓“工业机器人”大不相同之处。就是说,护理机器人有特殊的技术要点(图3)。

 
图3:护理机器人需要新的要素技术
护理机器人除了工业机器人所需的技术外,还需要旨在“与人接触”的技术。

    护理机器人具体有以下要点。(1)考虑到与人体物理性接触的柔性电子部件和材料,以及灵活驱动(马达控制)等技术;(2)不是放在一个地方固定不动,而是以用户佩戴或携带为前提的小型轻量化等技术;(3)不是在工厂。而以在设施和家中采用为前提的低成本化技术,等等。

  更进一步地说,“与人接触”,其实还有“如果不清楚人的行动和反应机制的原理,就无法判断该令机器人如何进步”(丰田的高木)的意见。就是说,需要对人做广泛深入的观察和思考。包括这些在内,对不同于传统工业机器人的护理机器人认识的深化,“或许会在其他领域也催生新的创新。这才是开发的意义所在”(高木)。如上所述,拥有固有特点的护理机器人还可能会成为催生新要素技术的平台。

“抱感”舒适的传感器开发

  让我们回到上文提到的(1)~(3)的要点,下面来看一下与之相关的开发案例及需求等的案例。

  (1)作为考虑到与人的物理接触的柔软电子部件开发案例,有东海橡胶工业开发出了“全橡胶”柔软触觉传感器。这是由该公司与理化学研究所设立的“理研-东海橡胶人类共存机器人合作中心”(RTC)2011年8月发布,为护理机器人“RIBA-Ⅱ”(图4)开发的。


图4:开发橡胶静电容量型触觉传感器
理化学研究所与东海橡胶开发的“RIBA-Ⅱ”以与人接触的机器人为前提,开发出了全部用橡胶构成的触觉传感器,可在机器人身上随处利用(a)。该传感器可检测应变造成的静电容量变化(b)。东海橡胶考虑2012年内将该传感器投产用于其他用途。(图根据东海橡胶的资料制作)

    RIBA-Ⅱ具有把患者从地板上抱到轮椅上的功能。以前的试制品采用原来的半导体传感器,为了使抱起时更舒适,新开发了柔软的传感器,配备在了机器人的手臂和胸部。利用该传感器可以测量被护理者的体重,并可由触觉操作机器人。

  新开发的传感器采用三明治构造,用印有电极的2片橡胶膜将聚氨酯介电层夹在中间。原理是在受到外力变形时,可检测到电极间的静电容量变化以把握压力。“作为橡胶制静电容量型触觉传感器,是全球首创技术”(东海橡胶工业新事业开发研究所健康护理事业准备室室长郭士杰)。

  实际上,除护理机器人外,东海橡胶工业还预定2012年12月前后推出采用此技术的体压检测传感器。并且,还在推进防褥疮垫等用途广泛的开发。在2012年9月底举行的“第39届国际福利设备展”上,这些展示成了热点话题。可以说,这是护理机器人作为新要素技术开发平台的一个好例子。

期待马达和电池的改进

    (2)的以用户的佩戴或携带为前提的小型轻量化,特别重要的技术之一是马达。实际上,在开发出的众多护理机器人中,马达成为在体积和重量上占相当比例部件的情况不在少数。

  从本田推进开发的辅助腿脚不便者步行的装置“节律步行辅助器”历代的试制品也可以看出,一直以来的改进重点之一就是马达。初期试制品呈圆筒形凸出的马达非常碍事,利用者走路时一摆手就会碰到。为此,该公司新开发了扁平形状的马达(无刷DC马达)。与重达15kg以上的初期品相比,最新试制品将重量减轻到了2.4kg(图5)。

 
图5:开始在现场验证
本田开发的“节律步行辅助器”(a)。日本国立长寿医疗健康中心于2012年8月底启动了验证节律步行辅助器护理预防效果的项目(b)。

    但本田认为还需要进一步改良马达。因为“个头不高的女性佩戴时,手有时还是会碰到马达”(该公司基础技术研究中心第2研究室第1部主任研究员芦原淳)。该公司称,将通过改进马达内部的部件等,将其进一步小型化。

  另一方面,与这种小型轻量化相反的是电池的驱动时间。与工业机器人不同,多为移动中使用的护理机器人几乎都要用电池驱动。然而,小型轻量化和长时间电池驱动,目前是尚不能同时满足的技术之一。开发护理机器人的某知名企业负责人表示,“如果听说有谁说开发出了新电池,我会立即飞奔过去”。

  日本国立长寿医疗研究中心从2012年8月开始,利用本田的节律步行辅助器,在爱知县大府市针对因高龄而腿脚力弱的老年人实施了护理预防效果验证(图5(b))。该中心老年学及社会科学研究中心自立支援开发研究部自立支援系统开发室室长岛田裕之,从利用者的角度出发,认为“目前的2小时驱动时间太短。要在白天持续使用,需要6~8小时的驱动时间”。今后,要求电子业界开发这种能满足现场需求的电池及低耗电量化等技术。

关键字:护理  机器人  踏上  征途

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2012/1029/article_3211.html
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