运动康复新技术：欧洲XoSoft的下肢外骨骼可提升行动不便人士的活动能力

欧盟资助的创新研究计划XoSoft聚焦开发软式(soft)、模块化下肢外骨骼(exoskeleton)，赋予使用者类被动式(quasi-passive)的制动(actuation)能力，让肌肉无力、丧失部分感觉或行动能力的人们，可穿戴以提供腿部力量与支撑辅助，提升行动能力、改善健康与生活品质。

根据The Robot Report报道，为克服现有行动辅具缺点、提供下肢行动不便者更好的个人化协助，以提升行动自主性与活动表现，欧盟Horizon 2020框架计划资助的XoSoft计划结合7个欧洲国家的9个伙伴组织，合作开发弹性、轻量、穿戴方便且舒适、耐用、相容于日常生活、具资源效益(resource-efficient)的软式穿戴装置。

许多人有下肢行动不便的问题，孱弱的年长者、不完全脊随损伤、中风后病患通常需要行走辅助，但助行器与轮椅等现有辅具通常庞大、不灵巧、使用弹性低、仅能提供部分行动支撑，此外也无法促进或协助活化双腿。然而尽可能保持活跃与行动自如，对生理与认知健康却是非常重要，还可避免身体进一步萎缩与退化。

预估2017~2050年间全球60岁以上人口将翻倍达到约21亿，辅助装置对行动不便的年长者与病患非常重要，关系到他们独立生活与执行日常基本活动的能力，但目前仅有少数穿戴式装置能让他们在日常生活中如常活动，因此对于面临人口日益老化问题的许多已开发国家来说，穿戴式机器人(wearable robotics)在健康方面的应用研究至为重要。

穿戴式机器人产业发展快速，2016年营收超过160亿美元。通常穿戴式机器人即是指辅助人类活动的外骨骼装置，健康是新兴的应用领域之一，可提供年长者与伤病患复健协助并适用于个人环境。XoSoft软式外骨骼原型的发展运用到致动器、仿生控制(biomimetic control)的先进演算法、监测与联网健康系统、感测器、智慧材料(smart material)等创新技术。

驱动创新的动力通常是科技而缺乏潜在使用者参与，XoSoft软式外骨骼的开发一直是以终端用户为中心，考量使用者及其家人与物理治疗师等成员的需求，让他们自始便参与原型的设计过程，以提升潜在使用者的接受度，以符合能源效益的方式整合需求与技术，并在实验室进行大量测试，目标为通过在临床与居家环境的应用验证。

XoSoft软式外骨骼为可高度定制化、模块化的系统，包括可单或双下肢穿戴的踝足膝模块与髋部模块；透过仿生控制来辨识穿戴者的动作与意图，以判定与提供适当程度的协助；具备整合的联网健康数据回馈与分析功能及界面，让穿戴者跟临床医师/治疗师都能检视穿戴者的活动信息，并从行动状况恶化初期就开始记录相关数据。

XoSoft软式外骨骼运用智慧软式机器人(smart soft robotics)技术，其核心是透过弹力带与定制化气动软式离合器(pneumatic soft clutch)提供行动辅助，穿戴者行走时弹力带会被拉长与回复便能储存与释出张力，运用离合器在适当时机控制能量的交换，整个程序就能提供自己自足的动力来支撑使用者行走，以及控制自己行动的弹性。

XoSoft软式外骨骼透过感测器精准辨识与记录穿戴者的行动，数据传送至控制器解读分析步态期(gait phase)，便能以符合资源效益的方式控制离合器的启动与解除週期。此外并开发先进织物与智慧材料，运用电流变液(electro rheological fluid)以及由具备奈米碳管与奈米碳线的聚合物薄膜所构成的弹性触觉感测器，创造灵敏、弹性的关节与制动。

目前XoSoft软式外骨骼离合器的动力是由连接并安装在背包的压缩空气所产生的真空状态来供应，轻便易携适合实验室与临床环境，可望支援对行动辅助有低至中度需求的人。未来的软式外骨骼会持续运用与优化弹力带与定制化气动软式离合器的组合，以加快商品化并有机会运用于家庭环境与日常生活。

来源：The Robot Report

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