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2024-09-22 16:30:00
ミシガン大学で市販の膝サポーターとドローン用モーターを使って作られた膝用外骨格セットは、持ち上げたり運んだりする作業の疲労を軽減する効果があることが実証されている。
研究者らによると、この外骨格は、ユーザーが疲れているときでも適切な持ち上げ姿勢を維持するのに役立ち、これは職場での怪我を防ぐのに非常に重要だという。
ミシガン大学のロボット工学准教授で、サイエンス・ロボティクス誌の研究論文の責任著者であるロバート・グレッグ氏によると、背中を固めて姿勢を崩すのではなく、適切な持ち上げ姿勢を維持するために脚を強化することに重点を置いており、これは業界の標準から逸脱している。 実践。
建設・製造業における背部外骨格の使用の課題
建設業や 製造業 持ち上げる際には、背中の装具がよく使用されますが、新興技術である背中用外骨格は、バネやモーターを使用して補助します。しかし、これらの装置は、身をかがめるなどの不適切な持ち上げテクニックを前提としており、かさばる可能性があり、持ち上げない動作では非アクティブ化が必要となり、さまざまな作業に対して効率が低下します。
ミシガン大学のチームによると、彼らの膝用外骨格は大腿四頭筋をサポートする初めてのもので、 生成する 安全なスクワット持ち上げ中に力の大部分を分散します。このあまり侵襲的ではないアプローチは、作業者の背中の怪我を防ぐのに役立ちます。研究参加者は、20 ポンドのケトルベルを使用して持ち上げおよび運搬作業で外骨格をテストしました。
作業内容は、地面から重量物を持ち上げ、平らな地面で運ぶこと、傾斜面や階段を上り下りすることなどである。この研究では、参加者が疲労したとき、外骨格のおかげで姿勢を良く保ち、より速く持ち上げることができた。外骨格なしの場合、通常のペースより 44% 遅いのに対し、外骨格を使用すると 1% 遅いだけだった。
これは、ベルトコンベア上など、作業員が一定のペースを維持する必要がある作業では極めて重要です。ミシガン大学のロボット工学の博士研究員で、この研究の第一著者であるニヒル・ディベカー氏によると、疲労すると、作業員は必要な速度を維持できるものの姿勢が悪くなり、背中をさらに曲げることになるため、怪我のリスクが高まります。
膝用外骨格は有望で、ユーザーの大半は満足している
参加者自身にとって、そのメリットは明らかでした。彼らは、平地を歩くとき以外は、ほぼ満足または非常に満足していると報告しました。平地を歩くときは、満足度は中程度でした。これは、このより簡単な作業中に大腿四頭筋に必要な補助が最小限であることと一致しています。グレッグ氏は、提供されたサポートは外骨格の重量を相殺するのにちょうど十分であると指摘しました。
外骨格の快適性における重要な要素の 1 つは、ユーザーが膝を自然に振れるようにするモーターとギアです。もう 1 つの重要な側面はソフトウェアです。ソフトウェアは、膝関節の角度、大腿部と下肢の位置、およびユーザーの靴のセンサーによって検出された力を測定して、必要な補助を予測します。
両足からのこれら 3 つの測定値を分析することで、システムはユーザーの意図した動作と必要な支援の量を判断することができます。これらの測定は 1 秒間に 150 回行われ、外骨格がアクティビティ間をスムーズに移行できるようにします。
この方法は、特定のタスクに対して事前定義されたパターンに依存する多くの外骨格コントローラーとは異なります。Gregg 氏によると、このようなコントローラーはタスクの切り替えに苦労することがあり、ユーザーの意図を理解するのに最大 1 秒かかる場合があります。
新しいコントローラーは、物理モデルと機械学習を組み合わせて、ユーザーがトレーニングデータとは異なる動作をした場合に予期しない動きを防ぐもので、研究室のプロトタイプは 1 組あたり約 4,000 ドルかかりますが、大量生産によって 1 組あたり約 2,000 ドルまで価格を下げることができるとグレッグ氏は見積もっています。
#革新的な膝用外骨格が適応型サポートで安全な持ち上げを実現