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资料来源 : 意欲蔓延 lips
看过一些日本科幻卡通里，小男生坐在一个巨型机器人里面，脑袋、四肢连到机器人的四肢上，小男孩动，机器人也就跟着动等的画面吗？现在这些画面即将成真。
「Exoskeleton」又称为「外骨骼」、「外甲壳」，样子有点像是架在人体外的鹰架，目的是用来辅助人体的动作。世界各国都在这方面进行了许多研究，美军曾经为了战场设计过这类产品，以协助士兵行进、搬重物（参考内容http://210.244.31.140/NEWS/INFOTECH/NEWSSTAND/2188937.shtml）。
日本筑波大学的山海嘉之（连结1）教授最近则开发出了一种类似的机器人装：Hybrid Assistive Limb-3（简称HAL3），这不仅是世上机器人学最先进的发明，也是许多下肢不利行动者的福音。山海并让学生在他日本茨城县筑波的办公室里试用这套装备，证明这套装备真正有用。
HAL3是套下肢装，专门设计来帮助下肢残障者或是老人们，能更方便地进行日常生活中的许多动作，像是走路、上下楼梯等等。这套装备即将于今年底开始上市，是这类产品首次商品化的成果。
46岁的山海教授，是日本筑波大学系统情报工学研究所山海研究室的领导人，他说：「我从小时候开始，每次想到机器能扩展人体的能力，就感到很兴奋，而且到现在都还有那种感觉。现在我身为一个研究人员，也一直都在进行利用机器辅助衰弱人体功能方面的研究计画。」
这套人体强化装是山海研究了十年的心血结晶，简单说来，就是马达驱动的机械外骨骼，把这种外骨骼绑在腿上，就能辅助腿部的动作。装置中包含了一些支架，以支撑使用者的双腿；几个马达分别安装在膝盖和髋关节部分；表皮则装有感应器以侦测环境里的变化；此外还有一个背包，里面装了一组电脑，能以无限网路传输各种所需的资料、讯号，以控制整个系统；电池则是装在腰带里面。
控制系统为两套会互动的系统，能协助穿戴者站立、走路，和上下楼梯。一套「生物电脑」（bio-cybernic）系统，会利用装在腿部皮肤上的生物电子感应器，监视、侦测由脑部传输至肌肉的电流（因为任何人想要站立或走路时，脑部传输至肌肉的神经讯号，会在皮肤表面产生微弱但可以侦测得到的电流），感应器侦测到这些电流后，便会将这些讯号送至电脑，电脑再将这些神经讯号转译成自己可以用来控制电动马达（装在髋部和膝盖）的讯号。马达发生反应所需的时间非常短──实际上，比脑部传输讯号至肌肉，以让肌肉动作所需的时间还要短。
除了能使外骨骼个别机件动作的生物电脑系统外，还有另一个系统，能让马达配合这些动作，然后进一步自主地进行自动控制，而让使用者在进行任何动作时都更顺畅。这套系统会在使用者开始移动时，便自行启动：使用者一旦开始走路，感应器便会将姿势和动作型态记下，并将这些资料都贮存在电脑资料库中，以供之后使用。当使用者再度行走时，感应器便会送出警讯给电脑，电脑便会辨识出这项动作，并找出之前贮存的资料，以提供最适当的动力辅助。这两个系统的动作也能根据使用者的特定需求而进行校准──像是提供较孱弱肢体特别辅助等。
HAL3将于今年六月在日本爱知县举办的「2005年日本国际博览会」（Expo 2005，www.expo2005.or.jp）中亮相，预计将于年底正式上市。
在2005年日本国际博览会上也将能看到HAL 4和HAL 5的原型，这些机型不但能帮助使用者走路，还有上半部能辅助使用者的手臂，使用者穿戴上这种装置，就能提起比原本所能负荷还要更重40公斤的东西。同时，更新的HAL4不需要使用背包，而是将电脑和无线网路装置缩小，以塞进这套装备的腰带里面。在HAL5上则有更小的马达空间，好让装备的髋部和膝盖部分体积更小。
虽然HAL3重22公斤，但使用者几乎是感受不到这个重量的，因为装备的脚跟部分会吸收这些重量，而这套装备提供的协助绝对足以补偿重量上的负担，且山海说：「感觉会像是骑着机器人，而不是穿戴着机器人。」他还说明未来的版本会采用更轻、更薄的材质、机件，所以HAL4仅重17公斤，并希望HAL5能变得更轻。
山海对这套装备寄予厚望，希望它还能用来帮助脑部和脊椎受过伤害的人，所以预计会将这套装备的应用，推展至医疗复健上。第一套商品的售价约为150至200万日币。
山海目前正在开发上肢的辅助装备，而且预计这部分的研发过程能进行得比之前的研发过程更快，因为筑波大学已经在2004上半会计年度中，投注了5000万日币在他的计画上，而他过去六年开发HAL3的费用为约一亿日币。山海说：「我认为我们在未来五、六年间，就能将这套机器人装变得很轻薄，甚至可能轻薄到让人像穿衣服一样地穿戴。」他还附注说明，这些机器人装，不但能用在医疗、复健等用途上，还能用来进行救援工作和运动员的训练工作。
举例来说，先把棒球选手松井秀喜（Hideki Matsui）打击姿势的资料，贮存在机器人装的系统中，之后其他选手只要穿上这套装备，就能体验到松井选手的肌肉移动模式。
今年六月，山海成立的公司：Cyberdyne，便要正式开始销售这些机器人装，并由一些研究所学生协助指导操作。这家资本额1000万日币的公司，已经接获超过100件的预购订单，大部分的顾客是行动不便者。每套HAL3都会针对个别使用者的需求及体能状态而特别订制。
HAL3的一般零售价为一至两百万日币，团体客户（包括医院等）则为一至二千万日币，因为这种系统得要能同时符合更多顾客的需求。
※参考资料：
http://sanlab.kz.t...ac.jp/http://www.cyberdy...al.html图片出处：筑波大学, John Boyo
