ウォーキングもランニングも楽になる、ウェストポーチサイズのロボットスーツ

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ウォーキングもランニングも楽になる、ウェストポーチサイズのロボットスーツ
Image: Wyss Institute at Harvard University

これぞ、身体能力の拡張!

先日、新たに発表された「Exosuits」は、簡単にいうとウォーキングとランニングの労力を軽減してくれるロボットスーツ。開発したのが大手スポーツブランドやテック系のスタートアップ...ではなく、ハーバード大学Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering、ネブラスカ大学オマハ校、そして韓国ソウルにある中央大学(Chung-Ang University)による共同研究というのもなかなか面白いポイントです。

Exosuits自体は軽量で、持ち運びも可能。バッテリーやモーターユニット以外は、柔軟な素材でできています。モーターがケーブルを引っ張ることで、脚を動かすときの腰の伸びを自然で理想的な形にしてくれます

Exosuitsには旧バージョンもあり、プロジェクトの主任研究員でネブラスカ大学オマハ校で生物力学を専門とするPhilippe Malcolm氏によれば、旧バージョンですでに歩行のエネルギーコストを削減することができていたといいます。いっぽうで新バージョンのExosuitsは、より柔軟で可動域を制限することなく身動きがとれるのだとか。

開発までの道のりは簡単ではなかったようです。特に、人間は一瞬で歩く→走るという動作への切り替えができますが、ロボティクスの場合はそうはいきません。米Gizmodoの電話取材に対して、Malcolm氏は次のようにコメントしています。

歩く、走る、といった動きを補助するだけでなく、切り替えるためのシステムが必要でした。そこで、人が歩いているか、走っているかを検知するアルゴリズムを生成しました。動作によって柔軟に設定を切り替えることでExosuitsがタスクをこなせるようにしたのです。

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Image: J. Kim, et al (Science)
Exoshortsの細やかな仕組み

もう少し小さく軽くなれば、歩くのも走るのも楽になる

プロトタイプの完成後は、トレッドミルや上り坂などさまざまな場所でウォーキング、ランニングをボランティアを募って試してもらうことに。ボランティアのなかには、健康に大きな問題を抱える人はいませんでした。

研究チームは、Exosuitsありなしで呼吸に必要な酸素量を測定することで、どれだけ消費エネルギーを少なくしたか推算されました。この実験の詳しい結果は先週のサイエンス誌に掲載されています。Malcolm氏によると、次の通り。

ウォーキングでは消費エネルギーが9%減、ランニングでは4%減という結果が出ました。ウォーキング単体、ランニング単体の補助機器の方がより消費エネルギーを下げることができますが、今回のExosuitsの結果とデータをみると、今後のパフォーマンスの改善を十分期待できるものだといえます。

ただ、どれくらい速く、長く走れるようになるかを測るにはさらなる研究が必要となりそうです。

また、デザイン面でも改善の余地がありそう。そのひとつは、デバイスの重さ。現在およそ5kgですが、今後は3kg以下まで軽量化することが目標とされています。使い方に関しては、慣れるまでに多少の時間がかかるかもしれませんが、とんでもなく複雑...というわけでもないようです。Malcolm氏は次のように説明しています。

健康な状態の人たちに、チュートリアルを何度か受けてもらった状態で、デバイスを試してもらいました。システムに慣れたり、効果を実感したりするにはある程度の時間が必要なのはたしかです。でも、具体的な手順などはありません。ただ装着して、歩いたり走ったりしてもらうだけです。

状況や目的に合わせて、ほかにもさまざまな使い方や機能が応用できそうです。たとえばMalcolm氏いわく、背中部分のサポートは重いものを運ぶ際に負傷するリスクを抑えたり、身体的な不自由のある人のサポートやリハビリにも応用したりすることができるといいます。

もっとSFの世界へ想像を膨らませてみると、デバイスを制御できるインプラントを脳に埋め込めば「移植可能な人工神経器官」のようなものが完成するであろうとJosé L. Pons氏(シカゴにあるShirley Ryan AbilityLabのLegs + Walking Labの科学分野の議長を務めるバイオメカニカルエンジニア)はいいます。

今後も、Exosuitsのテクノロジーがさまざまな状況で活躍する日はそう遠くなさそうですね。身体能力の拡張といえば、個人的には高所恐怖症で足元がすくんじゃいそうなときにうまく支えてくれるデバイスがあったら良いな......なーんて。

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