客观日本

东海大学开发出无需电力即可保持手臂上抬的支撑服,面向农业用途实现轻量化

2021年01月29日 机械/机器人

日本东海大学的甲斐义弘教授等人组成的研究团队,开发出了无需使用电力即可辅助手臂动作的支撑服(Support Suit)。可以在干农活时等,帮助人们长时间保持抬起手臂的姿势。该支撑服无需使用电池和马达,因此具有重量减轻、成本降低,以及可在下雨天使用等优点。今后将在实际的农活中进行试验等,打算3年内实现实用化。

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抬起手臂后,肩部的锁定装置会启动,为手臂提供支撑(图片由东海大学的甲斐义弘教授提供)

汽车维修和葡萄栽培等需要长时间抬起手臂工作,会造成疲劳。尤其是农业领域,随着农民的老龄化等,亟需开发能在劳作时节省力气的技术。

支撑服可以减轻工作对膝盖和腰部等造成的负荷,研究人员面向农业、护理和物流等用途推进了产品开发。很多支撑服都配备电池,利用电力驱动马达和传感器。因此,整个装置会变得比较重,工作时间也受到限制。也有利用气体等工作、无需电源的支撑服,但存在需要额外的力量来发挥功能等课题。

新开发的支撑服在根据作业内容以任意角度抬高手臂后,肩部的锁定装置会启动,穿戴者可以轻松地长时间保持同一姿势。该支撑服采用了用于防止机器人等的手臂部分失控的机械安全装置。

锁定装置利用了名为棘轮机构的机制。棘轮机构由棘轮和阻止棘轮转动的棘爪构成。新开发的支撑服在抬高手臂的同时推下支撑服手臂部分附带的控制杆后,棘爪和棘轮就会啮合并固定。

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新开发的无需使用电力即可工作的辅助服(图片由东海大学的甲斐义弘教授提供)

甲斐教授等人首先进行了理论分析,确保无论以什么角度抬起手臂时,棘轮和棘爪都会啮合并锁定,在此基础上设计了该装置。

此次开发的支撑服重约2.7公斤,相对比较轻。今后将优化锁定装置的材料等,进一步减轻重量。另外,还在考虑利用该机构开发减轻膝盖和腰部负担的支撑服。甲斐教授表示:“由于不使用电力,还有望在无法轻易买到电池的发展中国家等使用”。

矢野经济研究所的资料显示,日本的辅助服市场规模在2018年度已达到约14亿日元。这个数字是用于康复训练等的步行支援型和作业支援型的总出货额,尤其是作业支援型支撑服,随着价格降低等,需求有望进一步增加。该公司预测,2022年度的市场规模将增长至2018年度的约5倍,达到71亿日元左右。

日文:铃木游哉,《日经产业新闻》,2021年1月8日
中文:JST客观日本编辑部

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