maxon 造福孩童

在罹患腦性麻痺的兒童中，有 54% 可以不需輔助自行行走，16% 則需要特殊器材的協助，30% 則自五歲起便無法行走。為了解決這種情形，Junia 研究所的一個研究教授團隊多年來持續致力於歐洲研究專案 MOTION，旨在為無法行走的腦性痲痺兒頭建造外骨骼。

Luc Masson 是一位與眾不同的多重殘疾小女孩的父親，他總是夢想著看到女兒走路；十年前，他遇到了 Junia 團隊。在那個時候，這些研究人員正開始一項可行性研究，並在獲得最初的資金後打造了他們的第一架外骨骼。那是 Junia MOTION 專案的開端。

同一時間內，團隊也開始了 Interreg 2 Seas 計劃的工作，這個資助計劃涵蓋了英國、法國、荷蘭與比利時的參與。該計劃主旨在於在該地區培育創新搖籃，專注於強調包容性和永續性的研究與知識，並也為 MOTION 專案成立了一個歐洲聯盟。

Junia 團隊成員和 Interreg 2 Seas 計劃的徽誌

MOTION 專案

研究人員、工程師和醫院臨床醫師的共同創造專案 MOTION 旨在為腦麻痺兒童設計和製作一款下肢外骨骼。他們的目標是協助這些兒童並輔助他們行走，此外也利用一件智慧背心來測量他們的壓力和各種心理參數。

這個聯盟由 14 個夥伴機構組成，分別來自 4 個歐洲資助計劃內的國家。他們有大約 740 萬歐元的總預算可以運用。在 Junia 團隊裡，這表示五人全職負責下肢外骨骼的開發工作。在所有夥伴機構中，一共有 50 人從事這個專案。

Junia 擔任 MOTION 專案主導角色

Junia 集團是歐洲私人高等教育領域中的領導機構之一，自 1885 年起持續提供專科教育（包括里爾高級工程研究所 (HEI)、高等農業學院 (ISA) 和高等電子與數位學院 (ISEN) 的工程學位）、研究工作、企業諮詢服務以及專業進修教育。

Junia 集團：

• 被認可為法國符合公眾利益私立高等教育機構 (EESPIG)
• 建立在四個校區：法國里爾、波爾多、夏托魯，以及摩洛哥拉巴特。
• 目前學生人數 5,000 人，員工人數 450 人，28,000 名畢業生。
• 該集團積極參與 23 個研究實驗室和聯合監管四個地區公共實驗室。
   

Junia 團隊的研究教授 Laurent Peyrodie 描述了團隊為個人福祉訂立的許多目標。「為了能實現更好的居家或是醫院生活，讓外骨骼易於取得，以及滿足腦性麻痺兒童的護理需求，我們匯集兩海間地區的專業知識。有些兒童可以自己行走、有些則使用輔助器具，有些則從來無法學習走路。Junia 外骨骼可以協助孩子在學習走路時取得進步，並且同時監偵他們的情形。」 

外骨骼也可以被視為輪椅的替代品。它們可以讓社會對於殘疾有新的觀點，並能夠作為認可這類科技的跳板。它們也可以用在例如下身癱瘓的案例中。

外骨骼克服技術挑戰

開發這套外骨骼並不容易。在設計過程中，團隊必須考慮到兒童的生長情形。這個任務的挑戰性的確非常大。下肢外骨骼必須為模組化設計，所有關節的結構都相同，並且在任何情況下都能不靠任何外部機構自主獨立平衡。此外，它的結構必須安全，而且可以機械調整高度和寬度，以便能適應每個孩子。

醫療和技術團隊之間的協作使 Junia 團隊得以開發出一個能夠隨著兒童身體構造變化進行調整的機械結構。

在開始製造之前，先以模擬工具和臨床資料用來測試這套機械結構。同樣的這些工具，也用來估計基本扭力和地面應力，以便決定要選擇哪些馬達。

用 maxon 馬達改變成千上萬兒童的生活

馬達必須滿足許多條件才能用於這款外骨骼。尤其是必須有良好的功率重量比來實現輕量化設計，而且體積必須小，以免妨礙使用者的動作；高扭矩則需要合適的減速齒輪機構。

Junia 外骨骼需要能提供強勁扭矩和加速性能的馬達。此外，耗電量當然愈少愈好，並能提供控制參數。這也是 Junia 團隊之所以求助於 maxon 高性能馬達的原因。它們被用來驅動 6 個關節：每側髖關節各用 2 顆，每個膝關節使用 1 顆。外骨骼踝關節的驅動則是由 Mobilab 提供。

每條腿使用 3 顆 maxon 馬達並搭配減速器，1 顆用於膝關節，2 顆用於髖關節

maxon 的 EC 60 和 EC 90 馬達以及 EPOS4 控制器被用來控制外骨骼，並利用 EPOS4 EtherCAT 驅動程式建立馬達之間的連結。

現在，經過了一年半之後，Junia 已製作並組裝出一個能配合兒童尺寸和身體構造的結構。這個結構將踝關節與由 KU Leuven 開發的髖關節相連。每條腿都採用 3 顆 maxon 馬達並搭配減速齒輪機構，1 顆馬達用於膝部，2 顆用於髖部，再加上 3 個 EPOS4 控制器（用於模組化數位位置控制）。它們可以用來在行走期間測試平衡控制演算法。

Junia 和 maxon 法國的協作

Junia 團隊的外骨骼有非常精確的要求，只有 maxon 的高品質和可靠的產品才能滿足。maxon 販售馬達以及專為這些馬達開發的控制器。這樣的組合完全符合 Junia 的需求，因為可以簡單地整合到 MOTION 專案中。「我們參考了部落格裡有關外骨骼和機器人的文章，而且我們知道 maxon 產品受到廣泛應用。我們想要 maxon 馬達的品質。基於我們的考量，maxon 的產品正是我們所需要的。」

maxon 產品的精巧結構、重量和優異的功率重量比，促使 Junia 團隊在 maxon 的線上商店訂購了產品；那裡提供了最佳價格和供貨時間。此外，maxon 法國的技術服務人員也協助了 Junia 的技術團隊更瞭解 maxon 控制器的功能，以便能夠做出最佳參數設定。

與 maxon 法國一同挑戰未來

Junia 計劃在腦性麻痺兒童身上測試外骨骼，以便在能達到第 5 級技術完備等級，然後再進入認證階段，對更大的患者數目進行臨床測試。

這個外骨骼結構已在英國受到複製，並且也採用 maxon 的產品。專案中所有人都使用 maxon 產品，以便當不同系統連接在一起時更容易處理。「我們可以使用同一型的控制器，同一型的控制板。這會使之後的整合工作更容易。很自然地，我們會推薦 maxon 產品。」研究教授 Laurent Peyrodie 說。

Junia 的下一步是要完成技術方面的結構。他們的計劃是在健康的孩童身上測試，然後在年底的第二階段再以腦性麻痺兒童測試。

MOTION 專案影片：自動行走十步

maxon 在這一開發挑戰中扮演了重要的角色，因為它不斷提出更新、更強大的馬達系統。至 2021 年年底，maxon 推出了專為動應用設計的新產品，完美符合動態反應、精實結構和功率密度方面的市場需求。

其中包括新型 EC frameless DT——即動態運動產品系列中的第一個，以及超高性能的 ECX flat 系列，並提供 22 mm、32 mm、和 42 mm 三種直徑。