「行動輔助機器人」 站起來的奇蹟!

一天,被醫生宣判一輩子不可能再站起來行走的他,像一般人一樣站立、坐下、行走,他相信那是上帝給他的奇蹟……。

走進台大公衛中心,許超彥穿戴著工研院所研發的「輕型行動輔助機器人」,正在進行每周的臨床測試,兩位工程師以電腦控制輔助機器人的動作,一旁還有台大物理治療師協助著。

幫助許超彥重新站起來行走,宛如鋼鐵人般的,是工研院開發的行動輔助機器人,也讓眾多傷友燃起再行走的希望!

最初。身障人士自行車環島

(楊婷婷/攝影)

最初的計劃,要追溯到民國一○○年十月的身障自行車環島活動,二十五名身障人士騎乘手搖自行車,完成一千多公里的環台壯舉。
這台讓身障人士完成夢想的,是由經濟部計劃支持所研發出,全台灣第一台專為身障朋友使用的手搖自行車,讓雙手運動代替雙腳踩動。當活動圓滿結束,有人拋出了一個身障朋友的希望,「有沒有可能運用國內的科技,協助身障朋友站起來走路」?

這樣一個迫切的希望,便由經濟部傳達到工研院,從收到任務、支援設計,歷經一年多的努力,這樣的盼望,工研院的團隊做到了!從一○一年六月開始設計,七個月後傷友已能真正開始使用,做臨床上的測試。

難題。「人」和「機器」如何整合?

工研院發展機器人已有多年的經驗,但是與脊髓損傷做結合的醫療機器人,卻是頭一遭。

「以前做的機器人是獨自移動,人與機器人是分開的,當要把這兩個過去獨立的個體結合在一起,是一開始需要克服的事」工研院機械與系統研究所經理巫震華說,包括男女生不同的身高,機器人關節設計如何對準人體結構等,甚至結合後的機器人外型設計,都必須要符合人和肢體的尺寸。

因此,工研院的研發團隊,特別與台大醫學院物理、職能治療師合作,從醫療角度給予資訊回饋,加上有醫生背景的脊損傷友許超彥,以醫生及傷友角度,給予專業上的回饋。

輔助機器人實際開發完成後,在測試過程中,也碰到某些困難。因為治療師在使用行動輔助機器人做測試時,因為一般健康的人,某些肌肉仍會不自覺的用力,因此測試過程並不順利,還是必須由傷友實際測試,再適度調整動作。

另外,由於行動輔具機器人是國內首創,目前還是屬於醫療器材產品,如果要讓傷友能夠購買,國內的相關法規還要參考國外,且讓雛型趕快通過法規的測試。

突破。第二代輔助機器人首創自行穿戴

七月底,工研院機械與系統研究所發表第二代「輕型行動輔助機器人」,也是台灣繼以色列後首度研發脊損傷友行動輔具的國家,第二代產品著眼在使用者能方便使用,不僅更輕更薄,也讓傷友能夠自行穿戴。

「目前國際上還沒有一個機器人是可以讓傷友自行穿脫,這也是和其他公司產品比較不同的差異點。」巫震華表示。

許超彥也分享,「最明顯的,它是可以讓受傷的人自己穿的機器人,這是最大的突破。我覺得一個能夠自己穿的機器人,讓受傷的人能夠更加獨立」。

從第一代到第二代機器人,它的厚度變薄三○%,從原本一隻腳厚度十公分,變成七公分;重量也從第一代二十七公斤減為二十公斤,讓傷友移動過程更加輕鬆。「厚度變薄才讓我覺得,是有可能在日常生活當中使用。另外,我也覺得穩定度更好、更堅固。」許超彥說。

未來。日常生活動作再開發

第二代「輕型行動輔助機器人」預計在二○一六年商品化上市,目前國際上同類型機器人,由以色列開發的「ReWalk」要價六萬美元,並非一般傷友負擔的起,因此在售價上,工研院努力藉由國產化技術降低成本。

在軟體面,也會與桃園脊髓損傷潛能發展中心合作,開發日常生活中的其他動作,國際上普遍還是以平地行走、走斜坡、樓梯等為基本動作。其他如蹲下、滑倒如何爬起、如何自行上車等,未來還有相當多的動作要有技術上的突破。

而行動輔助機器人,未來不只是脊損傷友可以靠機器人站起來走路,其他像是行動不方便、中風或是小兒麻痺患者等,都有可能可做應用,甚至開發出上半身手部的復健,甚至全身的輔具。

現階段工研院也計劃在北中南三地醫院,複製與台大醫院合作的模式,藉由醫院讓傷友報名,並透過研究計劃的方式去嘗試使用,讓傷友學習利用機器人站起來走路。

再站起來,是一件非常奇妙的事!

許超彥:脊髓損傷基金會副執行長/精神專科醫師

我是基督徒,過去受傷的這五年,我每天都和上帝禱告,和祂說我希望能再站起來走路,而我知道上帝辦得到。

對於學醫學的我而言,知道這是難上加難的事情,但是這兩年,從第一次和工研院參與討論,我非常驚訝上帝的作為。也感謝這一群優秀的工程師,很有創意、很有能力,當真正能夠穿著它站起來,我非常感謝上帝。

當然這離完全康復還有一大段距離,但我覺得能夠讓受傷的人站起來走動,也已經把不可能,變得越來越有可能實現,這對下半身癱瘓的傷友,都是一個很大的鼓勵!

當時花費一到兩個月適應,有一部分是因為長期坐著,要練習站起來,習慣它,我要靠著眼睛看著自己的腿走到哪裡,才知道動到哪裡,還要花時間練習穿著它往前跨步的感覺。

改善最明顯的,就是平常若用傳統輔具站起來,是沒辦法彎曲關節走路,且要先把腿打直鎖住,再把自己上半身撐起來,是相當費力的,走路也會比較不自然。而我的情況是上半身要把骨盆拉起來,再把腿甩出去,因為腿是沒辦法用力的。

但是利用機械腿走路,就和健康人走路更接近,出的力量大部分是依靠機器來帶動,我要做的事情就是讓我的上半身去達到平衡。

隨著練習也調整過走路的步伐,也隨著身體的進步,開始做到早些時間做不到的動作。自己的心肺功能也變得更好,使用機器人也像是一種輕微到中度的運動,肌肉和關節都變得比較鬆,人和機器之間的協調也更熟悉,可以做到更進一步,走路的速度也可以更快。

【完整內容請見《卓越》月刊2014年9月號】