パワフルに電動で動きを支えるアシスト系のロボットたちの開発が進む中、あえて、残存機能に着目し、動力アシストをしすぎないことでリハビリ要素も取り入れようと開発が進められる装着型支援ロボットがある。臨床実験でもそのリハビリ効果が実証されつつあるようだが、一体どのようなものなのか。

重たい荷物を軽々と持ち上げられるアシストスーツや、弱った膝をアシストする歩行アシストロボットなど、近年はアシスト系ロボの開発が目覚ましい。そんななか、アシストしすぎないロボットの開発に乗り出したチームがある。新潟県の株式会社ルミナスジャパンは三重大学工学部のメカトロニクス研究室と共同で、あえてアシストしすぎない上腕動作支援ロボットの開発に乗り出した。

肘を伸ばす筋肉にあたる上腕三頭筋が麻痺すると、腕の曲げ伸ばしができなくなるのだが、この上肢機能障がいとなった部分についてアシストする役割をしてくれるのが開発を進めているロボット「アクティブギプス」。近年開発の進むアシスト系のロボはパワーアシストタイプの物が主流だが、残存機能がある患者の場合、アシストのし過ぎは他の機能の低下につながることがある。

例えば、杖をつけば歩けるのに、歩くのが遅いのだからと電動車いすに乗ってしまえば、歩く機能は低下して、本当に歩けなくなってしまうということがある。これではアシストのしすぎによる弊害もあるわけだ。一方でアクティブギプスは過度なアシストはせず、装着者本人の残存している肩付近の筋肉を有効に使い、肘折れを防止、体重を手先に伝えることで車いすへ移動する際のプッシュアップができたり、自分でドアを開けるといった日常動作が可能になる。一度の充電で8時間ほどの稼働が可能。車イスを自分で操縦することもできるようだ。厚労省の認可に向けて試作を続けているが、3Dプリンターで作り出すパーツでは、強度の面とコストの面で許認可に耐えうるものではなかったため、神奈川県のプロとラブズ合同会社と提携、同社が持つ射出成形技術を使い新たな試作づくりに乗り出すようだ。まだ販売には至っていないが、実現すれば事故などで上肢機能障がいを負ってしまった人たちが手軽に日常を取りもどせる補助具として、注目を浴びそうだ。

［TOP画像引用元：http://www.robot.mach.mie-u.ac.jp/html/research.html］

“実世界で生活できるロボット”を目指し、二脚ロボットの研究を続けるカリフォルニア工科大学の研究所「Amber lab」。彼らは、ロボットを転ばせようとするなどして負荷をかけることで、ロボットの性能を高め進化させてきた。何度も繰り返すそんな実験は、ロボットの歩行に関する新しいアルゴリズムを最適化し、“どんな環境でも二足歩行できるロボット”を具現化しようとしている。さらにそこで得た知見は、ロボット義足の開発にも適用されているという。ロボットの歩き方の進化は、同時に義足ユーザーのあらゆる可能性も高めているのだ。

ロボットの可能性は、義足の可能性でもある

カリフォルニア工科大学にあるAmber（Advanced Mechanical Bipedal Experimental Robotics）Labが目指しているのは、人間が取り組めることであれば、なんでもできるというロボットの開発だ。

同ラボのロボット研究家、アーロン・エイムズ氏は、自分たちが作るロボットは、「芝生も砂利道も、雪や氷の上も歩けるものにしなければならない」と明言する。そのために歩行を数学的に理解し、常に改良を加えることで「ロボットを人間のように、効率的かつダイナミックに、そしてスムーズに歩けるようする」という。

それを実現させるために同氏が率いるチームは、トレッドミル（ウォーキングマシーン）の動きに合わせて歩くロボットを何度も転ばせようとしたりして、常にアルゴリズムを最適化している。ちなみに、歩行するロボットを転ばせようとすることは、「かく乱試験」と呼ばれる。

そうやって得られた数値をもとに、例えばミシガン大学では、ロボットに火の中を歩かせたり、セグウェイに乗せたりと、さらに多様な実験も行われているという。

ロボットにあらゆる負荷を与え、構造化されていない未知の環境でいかに機能させるかを模索する。そうやって人間のような歩行に近づけていくのだ。

さらにAmber Labでは、ジャンプする動作も追求するために、ピストンのように上下に跳ねるロボットの実験も盛んに行われている。それらの試みは、まず単純なロボットで行われ、得られた知見をもとに、より複雑なロボットへと応用されていく。そういった作業を繰り返すことで、ロボットの性能に何が足りないのかが明確化される。

さて、これらのロボットで獲得した成果は、電池式のロボット義足“Ampro”の開発にもすべて適用されているという。

アーロン氏は、「ロボットで目指していることは、すべて義足でも実現したいと思っている」と語る。“Ampro”は膝と足首にモーターが入っていて、バネが組み合わされた画期的なプロダクト。ユーザーの歩いている場所の状況をセンサーで検知して、必要な場合はモーターを作動させる。そしてユーザーと同期させることで動かすという仕組みだ。

「義足を装着した人が走ったり、サッカーをしたり、ジャンプをしたりできるようにする」。Amber Labの開発実験から、ロボットだけでなく、義足の新しい未来も見えてきた。