maxon Story

革命性的復健輔助機器

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當兩位瑞士機器人技術專家開發新型電腦控制式腿推機時,原以運動員為目標群體。之後他們卻發現柔性機器人輔助系統在患者的治療上獲得了未曾預料到的成功。

這個機器與健身房裡的腿推機截然不同。當然它也有一個座椅和兩個腳踏板,除此之外沒有其他相同之處。坐在 ddrobotec 的個人機器人訓練機上,就會體驗到這個獨一無二的柔性機器人訓練夥伴的呵護。它配備了工業領域中先進的驅動和安全元件,結合擁有學習能力的電腦系統,人機密切合作效果驚人。

氣壓肌肉是核心


ddrobotec 的個人機器人訓練機由資深機器人技術專家 Max Lungarella 和 Raja Dravid 所開發,他們也是 Dynamic Devices AG 公司的創始人。他們在蘇黎世大學人工智慧實驗室中致力於研究機器人技術,於 2007 年開發出第一架原型機。

「我們的系統要求身體和大腦動態上協調一致。」


其初衷是為運動員量身打造一架高科技設備;透過高動態設備能夠監控訓練、對所有練習進行分析並對下一個練習提供建議。設備核心是一套氣壓肌肉,可將大量的作用力迅速傳至踏板,由此可提供難度不同的動作訓練。


例如:測試者必須踢腿或收腿,盡可能按照螢幕顯示保持指定的曲線。同時電腦會輕柔地或短暫較強推動來減少或加強有效力度。受訓者必須不斷協調配合,雖然費力但極有成效。此過程中不僅鍛煉身體,同時也可強健大腦。「我們的系統要求動態的協調一致。」Max Lungarella 表示。這甚至比當初兩位研發者預期的還要好。


在一個偶然的機會下,他們發現這套訓練系統對於有神經肌肉疾病或骨科問題的患者很有幫助。有些人坐到個人機器人訓練機上後,腿部竟然又能開始運動,這在之前對他們來說是不可能的事。中風患者在運動恢復方面也有迅速的進展。各項研究也逐漸證實的確有這些效果。這促使柔性機器人訓練設備的研發者將研究方向專注於復健治療領域。maxon 馬達在此即派上用場。

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這顆直徑 45 公釐的無刷 DC 馬達 EC 45 flat 具有高轉矩密度和精實的設計。

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為使個人機器人訓練機獲得醫療器材許可證,需要一個重要的安全元件:一個可調整的止擋裝置,以防止推蹬超出規定角度。對於某些不能完全彎曲膝蓋的患者來說,這是一項重要的保護措施。DC 無刷馬達 EC 45 在此可根據不同情況將安全止擋裝置適當定位。提供絕對的可靠性是最重要的選擇標準。朗格瑞拉說:「maxon 馬達可以滿足這些要求,讓我們完全放心。」此外,盤式馬達的精簡設計和積體電路也是一大焦點。

馬達與控制器的完美結合


另一顆 maxon 盤式馬達,即 EC 90 外部轉子馬達,則負責自動調整座位。Dynamic Devices 的 ddrobotec 公司將無刷馬達與行星式減速機的馬達組和位置控制器 ESCON 50/5 搭配使用。maxon 驅動模組因此成為此訓練設備的重要組成部分,可確保患者的舒適性和安全。

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越來越多醫院和復健中心使用個人機器人訓練機。

輕鬆愉快地邁向成功之路


ddrobotec 公司雖然還是一家年輕企業,但已經取得相當大的成功。歸功於工程師、科學研究者、醫生和治療師的聯手合作,才得以推出這套訓練設備,能夠透過改善動作能力為眾多患者帶來新希望。其中的關鍵在於那些復健治療中經常被忽視的訓練觀念。坐上個人機器人訓練機就要接受挑戰。如果使用者主動期望自己變得更好、為自己設定更高目標,那麼就會更快成功。擁有強烈動機在訓練效果上扮演著重要的角色,因此 Dynamic Devices 的 ddrobotec 高度重視設備的娛樂性。當患者用踏板控制一隻肚皮朝下的企鵝滑下斜坡時,想要盡力拿高分之餘,幾乎已經忘記復健的辛苦。


有些醫院和復健中心已經開始使用這種新型機器人技術訓練方式。其他院區正在規劃中。下一步計劃是在日本與整個歐洲地區擴大發展。 

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Dynamic Devices, maxon motor

作者: Stefan Roschi

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