ロボティクスとアパレル技術の融合

一般的な筋骨格系障害は、今日の労働者が患っている、最もありふれた職業性疾患の一つです。この疾患による労働生産性の損失と治療費は甚大です。衣服技術とロボット技術の融合により、これらの問題を大幅に減少する可能性が見えてきました。

体型を整えて見栄えを良くするように設計されたサポートウェアは、しばらく前からすでに存在しています。これらのサポートウェアは、膝や肘などの体の特定の部分への圧力を和らげ、作業中の痛みを軽減するのに役立つ衣服へと進化しています。着圧により、筋肉の緊張を軽減し、痛みを和らげるサポートを強化するというコンセプトです。ただし、これらは画一的なアプローチにすぎません。業務内容における反復作業から身体にかかるストレスを分析し、特定のニーズに合わせて調整し、身体への負担を軽減することができる衣服を検討する必要があります。

図1: Seismic Powered Clothing社は、アパレル技術とロボット工学を融合させ、筋肉の緊張と疲労を軽減させることに成功しました。

Seismic社は、ロボット工学とアパレル技術を融合した衣服をデザインおよび製造し、体幹にさらなる強度と安定性を追加することで、筋肉の緊張と疲労を軽減します (図1を参照)。同社は、デザインプロセスにおいて、労働者の高齢化、労働集約的な仕事、または長時間立ったりひざまずいたりする作業者など、身体的能力だけで労働の機会が制限されないように、誰もが能力を発揮できる製品を創り出すことを目指していました。衣料製品の機能を飛躍的に向上し、戦略的に拡大することで、同社は個人の可能性の限界を押し広げることができると確信しました。

同社が作成したSeismic Suitは、独自にデザインされたテクノロジーを組み込んだPowered Clothing™アパレルブランドの1つです。Seismic Suitは、仕事中や反復作業中の痛みやストレスを緩和するだけではありません。このスーツは、患者が立った姿勢を維持したり、立ち上がったり座ったりするのを助ける動的サポートも提供しています。Seismic Suitは、幅広いウェルネス用途で使用できるように、目立たないスタイリッシュな下着としての外形ファクターで体幹のサポートと強度を加えることで、着用者に力を与えるものです。労働作業に使用する場合、このSeismic Suitsを組織全体で使用することで、グループ全体の能力を強化することができます。

図2: この図は、ツイストストリングアクチュエータがどのように回転動作を線形動作に変換するかを示しています。

ユニークな駆動技術

Seismic Suitには、Seismic社のエンジニアリングチームによって設計された Flex-Drives™と呼ばれる「電動筋肉」が組み込まれています。アクチュエータの設計には、ツイストストリング (回転) 作動と伝達と呼ばれる技術が搭載されており、損傷を与えることなくモーターシャフトを引くことを可能にすることも、重要な機能でした (図2を参照)。ストリングの直径と開始時の長さは、パワーとスピードのパフォーマンスに直接影響する変数です。Flex-Driveの使用場所と用途によっては、一体型スラストベアリングを使用して設計されているものもあります。

各スーツには5つのFlex-Driveが使用されており、各Flex-Driveは、GPXギアヘッドを備えた単一のmaxon DCXブラシ付きモータを使用して設計されています。 maxonのDCX モータは、パッケージサイズと性能仕様において、この用途に最適な選択肢でした。各Flex-Driveには、ドライブの位置と用途に応じて、低トルクと高速、または高トルクと低速の組み合わせが必要となりました。

maxonのDCXブラシ付きモータとGPXギヤヘッドの組み合わせは、オンラインで簡単に構成することができます。

モータとギアヘッド

maxonのDCXモータには貴金属ブラシとボールベアリングが組み込まれており、滑らかで低騒音の動作を実現します。DCXモータは、アイアンレスロータを特徴とする堅牢なデザインで、他に類を見ないトルク密度を発揮します。これにより、医療分野や航空宇宙産業からロボット工学に至るまで、幅広い分野におけるさまざまな用途向けのダイナミックドライブとしての適用が可能になります。これらのDC モータは、6mm～35mmのサイズで提供されており、オンラインで簡単に構成することができます。ユーザーは、グラファイトと貴金属製ブラシ、焼結およびボール ベアリング、その他多くのコンポーネントとアクセサリから選択することができます。同社のGPXシリーズの遊星ギアヘッドは、非常に短い設計で高出力伝達を発揮します。また、ギアヘッドは、低騒音で低バックラッシュな動作を可能にしています。これもオンラインで簡単に構成が可能です。

実用的なデータ収集

Seismic Suitを一般的なコンプレッションデザインの衣服と差別化するもうひとつの重要な要素は「知性」です。このスーツは、毎分1MBを超えるデータを収集するように設計されています。これにより、個別の作業員や患者の1日を通して、動作や姿勢を分析できます。収集されたこれらのデータは、スーツのアクティベーションを支援し、着用者が必要とするときにのみ衣服がサポートを提供することを可能にします。

収集されたデータはクラウドに転送されてそこで処理され、スーツ着用者全体の危険な姿勢や動きの頻度とタイミングなど、人間工学的に重要な健康・安全に関する情報を提供することができます(図4を参照)。さらに、コントローラは継続的に学習しているため、定期的に更新を行い、時間の経過とともに姿勢と活動の認識スキルを向上させることができます。

図4: データの収集と分析は、Seismic Suitを最大限に活用する上で重要な要素です。

結論

Seismic Power Clothing社は、フルボディのヒーローを含む次世代の衣料品とアパレルを設計・製造しています。同社は、着用者全体を含む労働者の安全のみならず、消費者の健康のためにも、独自の軽量設計を行っています。ハイテクな衣服デザインのほか、同社はスーツの利点と機能を継続的にアップグレードするための重要な分析ツールとコントロール機能を提供しています。maxonの高精度モータやギヤヘッド、最新のソフトウェアや解析ツールなどの最新技術を適用することで、製品ライン全体で比類ないパフォーマンスが実現されています。