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資料來源 : 意慾蔓延 lips
看過一些日本科幻卡通裡，小男生坐在一個巨型機器人裡面，腦袋、四肢連到機器人的四肢上，小男孩動，機器人也就跟著動等的畫面嗎？現在這些畫面即將成真。
「Exoskeleton」又稱為「外骨骼」、「外甲殼」，樣子有點像是架在人體外的鷹架，目的是用來輔助人體的動作。世界各國都在這方面進行了許多研究，美軍曾經為了戰場設計過這類產品，以協助士兵行進、搬重物（參考內容http://210.244.31.140/NEWS/INFOTECH/NEWSSTAND/2188937.shtml）。
日本筑波大學的山海嘉之（連結1）教授最近則開發出了一種類似的機器人裝：Hybrid Assistive Limb-3（簡稱HAL3），這不僅是世上機器人學最先進的發明，也是許多下肢不利行動者的福音。山海並讓學生在他日本茨城縣筑波的辦公室裡試用這套裝備，證明這套裝備真正有用。
HAL3是套下肢裝，專門設計來幫助下肢殘障者或是老人們，能更方便地進行日常生活中的許多動作，像是走路、上下樓梯等等。這套裝備即將於今年底開始上市，是這類產品首次商品化的成果。
46歲的山海教授，是日本筑波大學系統情報工學研究所山海研究室的領導人，他說：「我從小時候開始，每次想到機器能擴展人體的能力，就感到很興奮，而且到現在都還有那種感覺。現在我身為一個研究人員，也一直都在進行利用機器輔助衰弱人體功能方面的研究計畫。」
這套人體強化裝是山海研究了十年的心血結晶，簡單說來，就是馬達驅動的機械外骨骼，把這種外骨骼綁在腿上，就能輔助腿部的動作。裝置中包含了一些支架，以支撐使用者的雙腿；幾個馬達分別安裝在膝蓋和髖關節部分；表皮則裝有感應器以偵測環境裡的變化；此外還有一個背包，裡面裝了一組電腦，能以無限網路傳輸各種所需的資料、訊號，以控制整個系統；電池則是裝在腰帶裡面。
控制系統為兩套會互動的系統，能協助穿戴者站立、走路，和上下樓梯。一套「生物電腦」（bio-cybernic）系統，會利用裝在腿部皮膚上的生物電子感應器，監視、偵測由腦部傳輸至肌肉的電流（因為任何人想要站立或走路時，腦部傳輸至肌肉的神經訊號，會在皮膚表面產生微弱但可以偵測得到的電流），感應器偵測到這些電流後，便會將這些訊號送至電腦，電腦再將這些神經訊號轉譯成自己可以用來控制電動馬達（裝在髖部和膝蓋）的訊號。馬達發生反應所需的時間非常短──實際上，比腦部傳輸訊號至肌肉，以讓肌肉動作所需的時間還要短。
除了能使外骨骼個別機件動作的生物電腦系統外，還有另一個系統，能讓馬達配合這些動作，然後進一步自主地進行自動控制，而讓使用者在進行任何動作時都更順暢。這套系統會在使用者開始移動時，便自行啟動：使用者一旦開始走路，感應器便會將姿勢和動作型態記下，並將這些資料都貯存在電腦資料庫中，以供之後使用。當使用者再度行走時，感應器便會送出警訊給電腦，電腦便會辨識出這項動作，並找出之前貯存的資料，以提供最適當的動力輔助。這兩個系統的動作也能根據使用者的特定需求而進行校準──像是提供較孱弱肢體特別輔助等。
HAL3將於今年六月在日本愛知縣舉辦的「2005年日本國際博覽會」（Expo 2005，www.expo2005.or.jp）中亮相，預計將於年底正式上市。
在2005年日本國際博覽會上也將能看到HAL 4和HAL 5的原型，這些機型不但能幫助使用者走路，還有上半部能輔助使用者的手臂，使用者穿戴上這種裝置，就能提起比原本所能負荷還要更重40公斤的東西。同時，更新的HAL4不需要使用背包，而是將電腦和無線網路裝置縮小，以塞進這套裝備的腰帶裡面。在HAL5上則有更小的馬達空間，好讓裝備的髖部和膝蓋部分體積更小。
雖然HAL3重22公斤，但使用者幾乎是感受不到這個重量的，因為裝備的腳跟部分會吸收這些重量，而這套裝備提供的協助絕對足以補償重量上的負擔，且山海說：「感覺會像是騎著機器人，而不是穿戴著機器人。」他還說明未來的版本會採用更輕、更薄的材質、機件，所以HAL4僅重17公斤，並希望HAL5能變得更輕。
山海對這套裝備寄予厚望，希望它還能用來幫助腦部和脊椎受過傷害的人，所以預計會將這套裝備的應用，推展至醫療復健上。第一套商品的售價約為150至200萬日幣。
山海目前正在開發上肢的輔助裝備，而且預計這部分的研發過程能進行得比之前的研發過程更快，因為筑波大學已經在2004上半會計年度中，投注了5000萬日幣在他的計畫上，而他過去六年開發HAL3的費用為約一億日幣。山海說：「我認為我們在未來五、六年間，就能將這套機器人裝變得很輕薄，甚至可能輕薄到讓人像穿衣服一樣地穿戴。」他還附註說明，這些機器人裝，不但能用在醫療、復健等用途上，還能用來進行救援工作和運動員的訓練工作。
舉例來說，先把棒球選手松井秀喜（Hideki Matsui）打擊姿勢的資料，貯存在機器人裝的系統中，之後其他選手只要穿上這套裝備，就能體驗到松井選手的肌肉移動模式。
今年六月，山海成立的公司：Cyberdyne，便要正式開始銷售這些機器人裝，並由一些研究所學生協助指導操作。這家資本額1000萬日幣的公司，已經接獲超過100件的預購訂單，大部分的顧客是行動不便者。每套HAL3都會針對個別使用者的需求及體能狀態而特別訂製。
HAL3的一般零售價為一至兩百萬日幣，團體客戶（包括醫院等）則為一至二千萬日幣，因為這種系統得要能同時符合更多顧客的需求。
※參考資料：
http://sanlab.kz.t...ac.jp/http://www.cyberdy...al.html圖片出處：筑波大學, John Boyo
