歐盟資助的創(chuàng)新研究計(jì)劃XoSoft聚焦開發(fā)軟式(soft)、模塊化下肢外骨骼(exoskeleton)，賦予使用者類被動(dòng)式(quasi-passive)的制動(dòng)(actuation)能力，讓肌肉無(wú)力、喪失部分感覺或行動(dòng)能力的人們，可穿戴以提供腿部力量與支撐輔助，提升行動(dòng)能力、改善健康與生活品質(zhì)。

根據(jù)The Robot Report報(bào)道，為克服現(xiàn)有行動(dòng)輔具缺點(diǎn)、提供下肢行動(dòng)不便者更好的個(gè)人化協(xié)助，以提升行動(dòng)自主性與活動(dòng)表現(xiàn)，歐盟Horizon 2020框架計(jì)劃資助的XoSoft計(jì)劃結(jié)合7個(gè)歐洲國(guó)家的9個(gè)伙伴組織，合作開發(fā)彈性、輕量、穿戴方便且舒適、耐用、相容于日常生活、具資源效益(resource-efficient)的軟式穿戴裝置。

許多人有下肢行動(dòng)不便的問(wèn)題，孱弱的年長(zhǎng)者、不完全脊隨損傷、中風(fēng)后病患通常需要行走輔助，但助行器與輪椅等現(xiàn)有輔具通常龐大、不靈巧、使用彈性低、僅能提供部分行動(dòng)支撐，此外也無(wú)法促進(jìn)或協(xié)助活化雙腿。然而盡可能保持活躍與行動(dòng)自如，對(duì)生理與認(rèn)知健康卻是非常重要，還可避免身體進(jìn)一步萎縮與退化。

預(yù)估2017~2050年間全球60歲以上人口將翻倍達(dá)到約21億，輔助裝置對(duì)行動(dòng)不便的年長(zhǎng)者與病患非常重要，關(guān)系到他們獨(dú)立生活與執(zhí)行日?；净顒?dòng)的能力，但目前僅有少數(shù)穿戴式裝置能讓他們?cè)谌粘Ｉ钪腥绯；顒?dòng)，因此對(duì)于面臨人口日益老化問(wèn)題的許多已開發(fā)國(guó)家來(lái)說(shuō)，穿戴式機(jī)器人(wearable robotics)在健康方面的應(yīng)用研究至為重要。

穿戴式機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，2016年?duì)I收超過(guò)160億美元。通常穿戴式機(jī)器人即是指輔助人類活動(dòng)的外骨骼裝置，健康是新興的應(yīng)用領(lǐng)域之一，可提供年長(zhǎng)者與傷病患復(fù)健協(xié)助并適用于個(gè)人環(huán)境。XoSoft軟式外骨骼原型的發(fā)展運(yùn)用到致動(dòng)器、仿生控制(biomimetic control)的先進(jìn)演算法、監(jiān)測(cè)與聯(lián)網(wǎng)健康系統(tǒng)、感測(cè)器、智慧材料(smart material)等創(chuàng)新技術(shù)。

驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的動(dòng)力通常是科技而缺乏潛在使用者參與，XoSoft軟式外骨骼的開發(fā)一直是以終端用戶為中心，考量使用者及其家人與物理治療師等成員的需求，讓他們自始便參與原型的設(shè)計(jì)過(guò)程，以提升潛在使用者的接受度，以符合能源效益的方式整合需求與技術(shù)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大量測(cè)試，目標(biāo)為通過(guò)在臨床與居家環(huán)境的應(yīng)用驗(yàn)證。

XoSoft軟式外骨骼為可高度定制化、模塊化的系統(tǒng)，包括可單或雙下肢穿戴的踝足膝模塊與髖部模塊；透過(guò)仿生控制來(lái)辨識(shí)穿戴者的動(dòng)作與意圖，以判定與提供適當(dāng)程度的協(xié)助；具備整合的聯(lián)網(wǎng)健康數(shù)據(jù)回饋與分析功能及界面，讓穿戴者跟臨床醫(yī)師/治療師都能檢視穿戴者的活動(dòng)信息，并從行動(dòng)狀況惡化初期就開始記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

XoSoft軟式外骨骼運(yùn)用智慧軟式機(jī)器人(smart soft robotics)技術(shù)，其核心是透過(guò)彈力帶與定制化氣動(dòng)軟式離合器(pneumatic soft clutch)提供行動(dòng)輔助，穿戴者行走時(shí)彈力帶會(huì)被拉長(zhǎng)與回復(fù)便能儲(chǔ)存與釋出張力，運(yùn)用離合器在適當(dāng)時(shí)機(jī)控制能量的交換，整個(gè)程序就能提供自己自足的動(dòng)力來(lái)支撐使用者行走，以及控制自己行動(dòng)的彈性。

XoSoft軟式外骨骼透過(guò)感測(cè)器精準(zhǔn)辨識(shí)與記錄穿戴者的行動(dòng)，數(shù)據(jù)傳送至控制器解讀分析步態(tài)期(gait phase)，便能以符合資源效益的方式控制離合器的啟動(dòng)與解除週期。此外并開發(fā)先進(jìn)織物與智慧材料，運(yùn)用電流變液(electro rheological fluid)以及由具備奈米碳管與奈米碳線的聚合物薄膜所構(gòu)成的彈性觸覺感測(cè)器，創(chuàng)造靈敏、彈性的關(guān)節(jié)與制動(dòng)。

目前XoSoft軟式外骨骼離合器的動(dòng)力是由連接并安裝在背包的壓縮空氣所產(chǎn)生的真空狀態(tài)來(lái)供應(yīng)，輕便易攜適合實(shí)驗(yàn)室與臨床環(huán)境，可望支援對(duì)行動(dòng)輔助有低至中度需求的人。未來(lái)的軟式外骨骼會(huì)持續(xù)運(yùn)用與優(yōu)化彈力帶與定制化氣動(dòng)軟式離合器的組合，以加快商品化并有機(jī)會(huì)運(yùn)用于家庭環(huán)境與日常生活。

來(lái)源：The Robot Report

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