龍騰機械群焦點報(10412)

1. http://www.lungteng.com.tw
1第 期
44
N32701 F
發行人：李枝昌
編 輯：包家蔚
出刊日：民國 104 年 12 月 第 期4發行所：龍騰文化事業股份有限公司
地 址：新北市五股區五工六路 30 號
電 話：(02)2298-2933
傳 真：(02)2298-9766
編輯室報告：
工研院行動輔助機器人 助傷友跨出人生關鍵一步
「鋼鐵人」穿上身
脊損傷患會走了
生活中的機械為我們帶來許多便利，不斷創
新研發的技術更讓我們將不可能化為可能，帶著
一股幫助傷友的熱忱，一次次的嘗試和改良，終
於「踏出了這一步」！雖然現在高職機械群科為
基礎課程，但創新的思維、服務社會的熱誠，以
及將專業知識與生活應用做結合的能力，是逐漸
累積而成的，本期特別向工研院邀稿，分享「行
動輔助機器人」的故事，一起來看看吧！
行動輔助機器人小百科
人類從會直立行走以來，就不斷挑戰體能極
限，希望能夠跳得更高，跑得更快，行動輔助機
器人一開始是為了克服人類的體能極限而設計，
仿效獨角仙、螃蟹等，這些動物因為有一層包覆
在身體組織外面的骨骼系統，用來支撐與保護身
體，所以往往可以背起比自己身體重許多倍的東
西，於是科學家發展出外骨骼動力系統，希望穿
上這套系統，可以跳得更高、跑得更久，承受更
大的重量。
圖四：世界上第
一套外骨骼機器
人「 硬 頂 人 」
（Hardiman）
圖五：人類負重外骨骼
系統「浩克」（HULC）
《本期摘要》
現有行動輔助外骨骼機器人有著過重、行走
效率及環境適應性不佳等缺陷，工研院針對這些
弊病，進行輕量化結構、高效能驅動模組以及適
應性步態控制等技術研究，以期開發優質平價之
行動輔助外骨骼機器人，嘉惠脊髓損傷病友及行
動不便人士。
圖六：日本本田公
司2008年推出「機
器人腿」（Walking
AssistDevice）
（以上資料改寫自 http://pansci.asia/
archives/15636）
世 界 上 第 一 套 外 骨 骼 機 器 人「 硬 頂 人 」
（Hardiman）是由美國所研發，強調舉起 150 公
斤的重物就像舉起 6 公斤一樣輕鬆，希望運用於
軍事；之後美國一家知名軍火製造商開發出「浩
克機器人」（HULC），號稱穿上他，可背負 90
公斤的重物，並以每小時 16 公里的速度行走也
不會累。日本廠商則積極發展醫療上的應用，強
調醫護人員與看護穿上「外骨骼動力服」，可輕
鬆抱起比自己重的病人，
不必假手他人；也有業者
開發出機器人腿，可減緩
長期站立工作者的職業傷
害。而經過特別設計的外
骨骼機器人，也能幫助下
半身癱瘓的病人重新站起
來走路。
本篇報導摘錄並改寫自工研院出版
之《工業技術與資訊》月刊275期，
非經同意，請勿任意轉載及刊登。

2. 第 期
4 第 期
42
圖二：工研院
開 發 的「 行
動 輔 助 機 器
人」，讓脊損
癱瘓傷友也能
自立行走，避
免長期坐臥造
成的併發症，
重 拾 生 命 尊
嚴。（工研院
提供）
圖三：工研院所研發的「行動輔助機器人」與
天目時科公司簽約合作。（右為工研院機械所
總監胡竹生，左為天目時科社長高本陽一）
工研院「行動輔具機器人」
說到機器人，你會想到什麼？
是《變形金剛》？還是《環太平洋》裡打掛
宇宙怪獸的機甲獵人？其實，機器人不只會為保
護地球而戰，更是人類日常生活的好幫手。我們
要介紹的「行動輔助機器人」，正可以讓身障人
士一圓站立、行走的夢想！
站起來，走出去。對一般人來說，是個再簡
單也不過的動作，但對脊椎受損癱瘓的傷友而
言，幾乎是不可能的事。
台大精神科醫師許超彥，求學過程一帆風
順，擁有傲人學歷與嬌妻美眷，人生的上半場無
比精彩，卻因一次的滑雪意外，脊椎嚴重受傷，
被醫師宣判這輩子再也無法行走。
竹科工程師舒天縱閒暇時，喜歡騎重機出門
遊山玩水，親近大自然，但有一回他騎重機，陶
醉於北宜公路盎然綠意時，一輛疾駛的汽車突然
衝出，舒天縱閃避不及一頭撞上，人被彈飛重
摔，導致脊椎受傷下半身癱瘓，人生從此變色。
跟許多脊損傷友一樣，許超彥與舒天縱原本
以為，這被子都將在輪椅上度過，但工研院研發
的「行動輔助機器人」，彷彿給了他們全新的雙
腿，透過手持柺杖的控制，加上機器腿上的馬達
帶動，許超彥與舒天縱可以輕鬆地讓機器腿帶著
他們行走，就像電影《鋼鐵人》一樣，傷患只要
與「行動輔助機器人」人機合體，就能站起來行
走，無論在心理或生理上，都是很大的進步。
「行動輔助機器人」如何協助自立行走？
由於胸椎以下受損的脊損傷友，已失去對於
下半身的感覺和控制能力，所以傷友必須先穿上
「行動輔助機器人」，以大腿與小腿的支架固定
下肢，機器人上的四顆馬達，分別位於左右腳的
髖關節及膝關節，提供傷患坐、站姿勢轉換及行
走時需要的動力，還能做 90 度轉彎，與使用傳
統助行器相較大為省力。
工研院針對當前輔助機器人需要改良之處，
開發結構輕量化金屬與碳纖維異質接合技術，進
行結構與驅動模組整合設計，並研發兼具低模具
費用、低疊層人工、低設備投資之新製程來降低
機器人製作成本；針對輔助機器人行走效率不佳
的問題點，開發多操作點驅動模組，提供機器人
各種使用情境下之不同扭力加快行走速度；並致
力提升環境適應性，融合使用者姿態及環境資
訊，讓輔助機器人的設計能接近健康人的步態，
並提供狹窄空間步態調整、上下階梯等環境適應
能力。
這套全由台灣研發、台灣製造的行動輔助機
器人，也吸引了日本機器人業者的注意，決定與
工研院合作研發。「行動輔助機器人」。新一代
的行動輔助機器人，未來還將支援斜坡、階梯行
走，讓傷患行動更為自如，重拾生命尊嚴、進而
享受人生。
發展現況
與台灣大學的合作
工研院所研發的輔助機器人，已經與台灣大
學合作進入臨床研究，並有數位脊髓損傷病友參
與本計畫之，後續研究目標是開發重量小於 20
kg、最高行走速度達 1 m sec、續航力超過 3
小時的行動輔助外骨骼機器人，提供脊損傷病友
坐、站、平地行走、階梯行走、斜坡行走等完整
行動輔助，成果亦將應用於中風、運動傷害等醫
療復健用途。
與日本天目時科（TMSUK）的合作
療復工研院將所研發的「行動輔助機器人」
日前與日本主要製造服務型機器人的天目時科公
司簽約合作，成功跨入日本機器人大國，讓更多
亞太地區傷友能夠接受幫助，未來也將透過臺日
技術與創意的激盪，創造出獨創全球的行動輔助
機器人。
工研院機械與系統研究所總監胡竹生指出，
此次與日本天目時科合作，主要看中他們長期致
力於服務型機器人的開發與推廣，這方面豐富的
經驗可加速「行動輔助機器人」商品化的發展。
而天目時科也是看中工研院成熟的機器人控
制器及馬達技術，可以將機器人設計發揮在這些
工研院「行動輔助機器人」主要特色
最需要幫助的脊損受傷者身上，其中在髖關節及
膝關節的馬達控制器的巧妙設計，除了直接造福
使用者的下半身，也讓傷友的下半生出現曙光。
未來，這套機器人會在臺灣製造，臺灣與日
本的需要者都可買得到 MIT 的「行動輔助機器
人」。工研院除與日本合作外，未來也將逐步推
展到亞太地區，嘉惠更多脊髓損傷傷友的需求。
成立於 2000 年的株式會社 TMSUK 位於日
本九州，秉持著「製造對人類有益之機器人」的
經營理念，至今研發過導覽機器人、救助機器人
與保全機器人等各種不同功能之實用性服務型機
器人。2010 年為開拓服務型機器人的市場，以量
產化為目標，來臺成立天目時科股份有限公司。
天目時科社長高本陽一表示，希望今後透過
臺日技術與創意的相互激盪，完成獨創全球行動
輔助機器人，讓殘障人士擁有生活無障礙的全新
體驗。同時認為天目時科和工研院在機器人相關
技術方面的臺日合作，將可望促使亞洲成功扮演
世界領導者角色。
工研院表示，臺日雙方合作已跨出了一大
步，工研院除了成功地將冷冰冰的機器人轉換為
有溫度的科技外，也希望透過借重與天目時科的
合作，能研發製造出滿足人類各式需求且價格合
理的服務型機器人。
圖一：第二代行動
輔助機器人，在腰
部採取開闔設計，
能夠讓穿戴上更為
便利，讓傷友可隨
意 配 任 何 服 飾 穿
著，卻不會犧牲原
本的便利性。（工
研院提供）
身障行動輔助機器人可提供髖關節及膝關節
的動力，有別於傳統輔具僅提供下肢固定的功
能，讓脊損傷友在行走與站坐間轉位時能更加省
力。行動輔助機器人具有下列 3 大特色：
．透過髖關節及膝關節的動力輔助，可降低坐站
間轉位與行走時之能量消耗。
．腰部開闔設計，可提升使用者穿戴便利性。
．可調整的腿部機構，適用不同身高之使用者。
（相關訊息請參考 http://walkagain.itri.org.tw/Chinese/index.html）
3