客觀日本

東海大學開發出無需電力即可保持手臂上抬的支撐服,面向農業用途實施輕量化

2021年01月29日 機械/機器人

日本東海大學的甲斐義弘教授等人組成的研究團隊,開發出了無需使用電力即可輔助手臂動作的支撐服(Support Suit)。可以在幹農活時等,幫助人們長時間保持抬起手臂的姿勢。該支撐服無需使用電池和馬達,因此具有重量減輕、成本降低,以及可在下雨天使用等優點。今後將在實際的農活中進行試驗等,打算3年内實施實用化。

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抬起手臂後,肩部的鎖定裝置會起動,爲手臂提供支撐(圖片由東海大學的甲斐義弘教授提供)

汽車維修和葡萄栽培等需要長時間抬起手臂工作,會造成疲勞。尤其是農業領域,隨着農民的老齡化等,亟需開發能在勞作時節省力氣的技術。

支撐服可以減輕工作對膝蓋和腰部等造成的負荷,研究人員面向農業、護理和物流等用途推進了產品開發。很多支撐服都配備電池,利用電力驅動馬達和感測器。因此,整個裝置會變得比較重,工作時間也受到侷限。也有利用氣體等工作、無需電流源的支撐服,但存在需要額外的力量來發揮功能等課題。

新開發的支撐服在根據作業内容以任意角度抬高手臂後,肩部的鎖定裝置會起動,穿戴者可以輕鬆地長時間保持同一姿勢。該支撐服採用了用於防止機器人等的手臂部分失控的機械安全裝置。

鎖定裝置利用了名爲棘輪機構的機制。棘輪機構由棘輪和阻止棘輪轉動的棘爪構成。新開發的支撐服在抬高手臂的同時推下支撐服手臂部分附帶的搖桿後,棘爪和棘輪就會齧合並固定。

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新開發的無需使用電力即可工作的輔助服(圖片由東海大學的甲斐義弘教授提供)

甲斐教授等人首先進行了理論分析,確保無論以什麼角度抬起手臂時,棘輪和棘爪都會齧合並鎖定,在此基礎上設計了該裝置。

此次開發的支撐服重約2.7公斤,相對比較輕。今後將最適化鎖定裝置的材料等,進一步減輕重量。另外,還在考慮利用該機構開發減輕膝蓋和腰部負擔的支撐服。甲斐教授表示:「由於不使用電力,還有望在無法輕易買到電池的發展中國家等使用」。

矢野經濟研究所的資料顯示,日本的輔助服市場規模在2018年度已達到約14億日元。這個數位是用於復健訓練等的步行支援型和作業支援型的總出貨額,尤其是作業支援型支撐服,隨着價格降低等,需求有望進一步增加。該公司預測,2022年度的市場規模將增長至2018年度的約5倍,達到71億日元左右。

日文:鈴木遊哉,《日經產業新聞》,2021年1月8日
中文:JST客觀日本編輯部