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【理化学研究所】超老龄化社会翘企的护理机器人RIBA
[2011.12.31] 其它語言 : ENGLISH | 日本語 | 繁體字 | FRANÇAIS | ESPAÑOL |

在护理现场横抱接受护理者时,护理人员需对身体平衡、距离感、用力方法等作出瞬间判断。协助护理型机器人“RIBA”,是首次实现这一系列复杂状况判断以及完成相关动作的机器人。

机器人体现了从技术到设计的综合实力

“RIBA的外观设计可爱,犹如玩具卡通熊,与护理现场的气氛十分和谐”,RTC的向井利春介绍说。

“机器人显示的是综合实力。我以为正是因为从遥感技术到驱动装置、控制系统、材料、设计等,达到了整体平衡的水平,才可以创造出性能优异的产品。”

讲这番话的是向井利春先生。向井先生是独立行政法人理化学研究所所属的基干(核心技术)研究所理研-东海橡胶人机共存合作中心(RTC) 机器人感知信息研究组组长。该中心开发出了世界第一个协助护理型机器人“RIBA”。 “RIBA”能够像新郎抱新娘的“公主抱”一样,用双手托住人体膝部腿弯处和后腰将人抱起来。

今天的日本,每5个人中就有1人超过65岁,已进入了超老龄化社会。但是随着需要接受护理者人数的不断增加,却因为受到少子化影响而缺少相应的护理人员。这种现像不仅仅是在欧美各国,中国、泰国、新加坡等国家也正在步入老龄化社会。因而可以说,护理工作早已成为世界的共同课题。

不过,目前的护理现场仍然依赖于“人力”。被护理者从病床移动到轮椅时,需要多名护理人员先将他抱起来再移动到轮椅上,这样的动作每天需要重复多次,为此腰部损伤的护理人员也不在少数。

与工业型机器人有本质区别的动作

是否可以应用机器人技术完成这种需要花费气力将人抱起的工作呢?协助护理型机器人“RIBA”便是从这一设想中诞生的。但是,要让机器人搬移被护理者并非易事。因为,工业机器人是抓举搬运物体,而抱起人体则是完全不同性质的动作。

而且,机器人能够举拿的重量仅有自身重量的一成左右。这样的话,要抱起一个成年人,需要机器人至少达到一辆普通轿车的重量,而如此大的机器人护理设施里是无处可置放的。当然,既然要和人接触,就必须防止跌倒和碰撞的发生,而且还必须彻底排除诸如被产品结合部等夹住手指这类危险。

“RIBA”抱起被护理者时,必须有人(护理人员)在场协助。这既是出于安全上的考虑,同时,有人伸手在后背扶持一下或招呼一声的话,被护理者会产生心​​理上的安全感。

向井组长等开发者们一一解决了上述各种难题,并于2009年召开了“RIBA” 新闻发布会。 “RIBA”实现了抱起、移动、放下体重达61公斤人体的一连串操作。令人惊异的是,“RIBA”自身重量仅有180公斤、属于轻量级,却能够搬移相当于自身体重3分之1的重量。

“我们在机器人前臂上采用了高强度树脂及最优化结构,将强度与轻量化结合在一起。另外,相干性驱动结构的采用也对机器人的小型轻量化发挥了作用。为了使机器人完成关节处的’弯曲’和’扭转’这两种动作,我们在机器人体内安装了两台电动机。在相干性驱动结构同时完成’弯曲’和’扭转’时,两台电动机各司其职,而单独完成’弯曲’或者’扭转’动作时,两台电动机的扭矩合二为一,可以获得更大的输出功率。正因如此,我们根据最大输出功率缩小了电动机体积。关节部分的动作复杂,我们在关节表面采用了耐反复运动的高强度特殊柔软材料。”

触觉传感器营造舒适的体感

哪怕是人类随意可以做到的一个动作,靠机器人去完成也非常不容易。“RIBA”依靠高科技实现了手臂关节的弯曲和扭转。

因人而异地调整“被抱起时的舒适度”,也是“RIBA”的一个特点。“RIBA”的躯干内安装了许多触觉传感器,它可以根据反馈的负载信息,做出诸如“左臂抬高5㎝”等微调整,并可以在此后的护理中,调出储存记忆,随时再现最适宜的相应动作。

这种触觉传感器也是护理者向“RIBA”发送指令的应用工具。在教授护理时,当你希望对方向前迈半歩时,大多数情况是轻轻拍一下他的后背说“再稍微向前一点”,“RIBA”也能回应护理者根据直觉做出的指示。触觉传感器之外,“RIBA”体内还安装了图像和声音传感器,用以人与“RIBA”交流沟通。

“RIBA”躯干体表下植入了许多触觉传感器,护理人员可以通过触碰其手臂等动作向“RIBA”发出指令。便于护理人员操作使用,也是普及协助护理型机器人必不可少的条件。

“RIBA”研究项目最初的计划是在2012年完成,后决定延长至2015年。今后的技术课题,是进一步提高机器人的承重能力,并且对整体用力方法进行深入研究,致力于实现犹如人类那样自如连贯的动作。向井组长强调,“还有降低成本和完善相应法规这两项课题。我们的目标是在2015年实现这种机器人的商品化。”

据日本政府推算,2015年日本65岁以上人口将超过3000万人。因而,尽早实现协助护理型机器人已成为众望所归。

采访、撰文:林爱子
摄影:汉斯・索特

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