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【理化學研究所】超高齡化社會翹企的護理機器人RIBA
[2011.12.31] 其它語言:ENGLISH | 日本語 | 简体字 | FRANÇAIS | ESPAÑOL |

在護理現場橫抱接受護理者時,護理人員需對身體平衡、距離感、用力方法等作出瞬間判斷。協助護理型機器人“RIBA”,是首次實現這一系列複雜狀況判​​斷以及完成相關動作的機器人。

機器人體現了從技術到設計的綜合實力

“RIBA的外觀設計可愛,猶如玩具卡通熊,與護理現場的氣氛十分和諧”,RTC的向井利春介紹說。

“機器人顯示的是綜合實力。我以為正是因為從遙測技術到驅動裝置、控制系統、材料、設計等,達到了整體平衡的水準,才可以創造出性能優異的產品。”

講這番話的是向井利春先生。向井先生是獨立行政法人理化學研究所所屬的基幹(核心技術)研究所理研-東海橡膠人機共存合作中心(RTC) 機器人感知資訊研究組組長。該中心開發出了世界第一個協助護理型機器人“RIBA”。 “RIBA”能夠像新郎抱新娘的“公主抱”一樣,用雙手托住人體膝部腿彎處和後腰將人抱起來。

今天的日本,每5個人中就有1人超過65歲,已進入了超高齡化社會。但是隨著需要接受護理者人數的不斷增加,卻因為受到少子化影響而缺少相應的護理人員。這種現像不僅僅是在歐美各國,中國、泰國、新加坡等國家也正在步入高齡化社會。因而可以說,護理工作早已成為世界的共同課題。

不過,目前的護理現場仍然依賴於“人力”。被護理者從病床移動到輪椅時,需要多名護理人員先將他抱起來再移動到輪椅上,這樣的動作每天需要重複多次,為此腰部損傷的護理人員也不在少數。

與工業型機器人有本質區別的動作

是否可以應用機器人技術完成這種需要花費力氣將人抱起的工作呢?協助護理型機器人“RIBA”便是從這一設想中誕生的。但是,要讓機器人搬移被護理者並非易事。因為,工業機器人是抓舉搬運物體,而抱起人體則是完全不同性質的動作。

而且,機器人能夠舉拿的重量僅有自身重量的一成左右。這樣的話,要抱起一個成年人,需要機器人至少達到一輛普通轎車的重量,而如此大的機器人護理設施裡是無處可置放的。當然,既然要和人接觸,就必須防止跌倒和碰撞的發生,而且還必須徹底排除諸如被產品結合部等夾住手指這類危險。

“RIBA”抱起被護理者時,必須有人(護理人員)在場協助。這既是出於安全上的考慮,同時,有人伸手在後背扶持一下或招呼一聲的話,被護理者會產生心理上的安全感。

向井組長等開發者們一一解決了上述各種難題,並於2009年召開了“RIBA” 記者會。 “RIBA”實現了抱起、移動、放下體重達61公斤人體的一連串操作。令人驚異的是,“RIBA”自身重量僅有180公斤、屬於輕量級,卻能夠搬移相當於自身體重3分之1的重量。

“我們在機器人前臂上採用了高強度樹脂及最優化結構,將強度與輕量化結合在一起。另外,相干性驅動結構的採用也對機器人的小型輕量化發揮了作用。為了使機器人完成關節處的’彎曲’和’扭轉’這兩種動作,我們在機器人體內安裝了兩台馬達。在相干性驅動結構同時完成’彎曲’和’扭轉’時,兩台馬達各司其職,而單獨完成’彎曲’或者’扭轉’動作時,兩台馬達的扭矩合二為一,可以獲得更大的輸出功率。正因如此,我們根據最大輸出功率縮小了馬達體積。關節部分的動作複雜,我們在關節表面採用了耐反復運動的高強度特殊柔軟材料。”

觸覺傳感器營造舒適的體感

哪怕是人類隨意可以做到的一個動作,靠機器人去完成也非常不容易。“RIBA”依靠高科技實現了手臂關節的彎曲和扭轉。

因人而異地調整“被抱起時的舒適度”,也是“RIBA”的一個特點。“RIBA”的軀幹內安裝了許多觸覺傳感器,它可以根據反饋的負載資訊,做出諸如“左臂抬高5公分”等細微調整,並可以在此後的護理中,調出儲存記憶,隨時再現最適宜的相應動作。

這種觸覺傳感器也是護理者向“RIBA”發送指令的應用工具。在教授護理時,當你希望對方向前邁半歩時,大多數情況是輕輕拍一下他的後背說“再稍微向前一點”,“RIBA”也能回應護理者根據直覺做出的指示。觸覺傳感器之外,“RIBA”體內還安裝了圖像和聲音傳感器,用以人與“RIBA”交流溝通。

“RIBA”軀幹體表下植入了許多觸覺傳感器,護理人員可以通過觸碰其手臂等動作向“RIBA”發出指令。便於護理人員操作使用,也是普及協助護理型機器人必不可少的條件。

“RIBA”研究項目最初的計劃是在2012年完成,後決定延長至2015年。今後的技術課題,是進一步提高機器人的承重能力,並且對整體用力方法進行深入研究,致力於實現猶如人類那樣自如連貫的動作。向井組長強調,“還有降低成本和完善相應法規這兩項課題。我們的目標是在2015年實現這種機器人的商品化。”

據日本政府推算,2015年日本65歲以上人口將超過3,000萬人。因而,儘早實現協助護理型機器人已成為眾望所歸。

採訪、撰文:林愛子
攝影:漢斯・索特

  • [2011.12.31]
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