外骨格の修理のヘルプ: 自分で修理する方法を学ぶ

リペアコミュニティに参加 - アカウントの作成

外骨格の修理

フォーラムで人気の質問

ドキュメント

外骨格は、機械的な相互作用を通じて人間の動作を強化または補助するウェアラブルデバイスです。これらは医療（リハビリテーションおよび補助）、業務（傷害の低減およびパフォーマンスの向上）、レクリエーション（活動のサポート）など、さまざまな目的で利用されています。外骨格は、身体部位やタスク、構造（剛性または柔軟）、およびその他の特性によって分類することもできます。

Nicholas Yaginによって発明された最初期の外骨格。

現代の基準では外骨格と見なせる初期のウェアラブルデバイスは、1800年代半ばから1900年代にかけて開発されました。「外骨格」という言葉が生まれる前のことです。これらの初期の外骨格デバイスの多くは、ブレース、サポーター、歩数計、または装置と呼ばれていました。これらは姿勢や移動能力、その他の身体的課題を改善するために設計されましたが、ほとんどのデバイスはプロトタイプやコンセプトとしてのみ存在し、商業化されたり、広く採用されたりすることはありませんでした。

最初期のウェアラブル外骨格のひとつに、ロシアのエンジニアであるNicholas Yaginが1889年7月に設計した受動的で剛性のある装置があります。その目的は、走る、歩く、跳ねる動作を強化することでした。20世紀初頭に開発されたもうひとつの外骨格は、米国の発明家Leslie Kellyによって作成された蒸気動力の柔軟なエクソスーツです。この外骨格は、装着者の筋肉と並行して走る人工の靭帯に機械的な力を伝達することで、装着者の走る能力を向上させることを目指したものでした。

外骨格技術の開発は20世紀半ばまで続き、拡張とリハビリテーションの両面において、ウェアラブルな補助技術を開発する新たな可能性と課題がもたらされました。この時期の注目すべき外骨格技術の成功のひとつに、ウェアラブルカメラスタビライザーの登場があります。しかし、当時は外骨格の市場がほとんど存在しなかったため、この技術は独自のカテゴリとして発展しましたが、1970年代に広く普及することで成功を収めました。

Hardiman Iプロトタイプの操作者を示す図。

この期間中、外骨格技術の軍事利用も検討されていました。1951年、米国陸軍の弾道研究所（BRL）は、兵士を補助するために設計された動力付き外骨格の研究を開始しました。1963年までには、BRLの研究者であるS. Zaroodnyが外骨格プロトタイプの提案書を作成しました。しかし、開発に伴う工学的な課題のため、プロトタイプが実際に作成されたかどうかは定かではありません。

1960年代には、米軍とGeneral Electricが共同でHardiman Iと呼ばれる別の外骨格プロジェクトを開発しました。この外骨格は油圧機械式の両側サーボシステムによって駆動され、装着者の筋力を25倍に増幅するものでした。つまり、110 kgの物体を持ち上げる際、10ポンド（4.5 kg）に近い感覚で持ち上げることができ、最大340 kgまでの物体を持ち上げることが可能でした。Hardiman Iには力覚フィードバックと呼ばれる機能も搭載されており、操作者は操作対象の物体にかかる力を感じることができました。しかし、Hardiman Iにはさまざまな設計上の限界があり、プロジェクトは全体として失敗と評価されました。全身外骨格を使用しようとする試みは常に激しく制御不能な動作を引き起こし、研究者は内部に人間を入れた状態で機械を始動させることを躊躇しました。さらに、Hardiman Iの重量は680 kgに達し、力覚フィードバック機能も意図した通りには動作せず、相互作用する対象物を破壊してしまうという結果になりました。

Pitman外骨格の設計上の特徴を示す図。

外骨格技術は1980年代から1990年代にかけても進化を続け、テストベッドや探索的なプロトタイプとして活用されました。注目すべきコンセプト外骨格のひとつに、ロスアラモス国立研究所によって開発されたPitmanがあります。Pitmanは、低強度の紛争や対テロ作戦に従事する歩兵を対象とした、500ポンドの動力付き「鎧」でした。ガラス繊維ポリマー／セラミック複合装甲を採用し、ヘルメット内にスーツを制御するための脳波スキャンセンサーを搭載していました。しかし、Pitmanは当時の複雑さと実用性の低さから、初期のコンセプト段階を超えることはありませんでした。

リハビリテーションの分野では、外骨格技術において重要な進歩がありました。その例として、麻痺のある個人が移動能力を取り戻し、歩行を学習するためのセラピー運動を実行できるよう支援するロボットリハビリテーションデバイス、「Lifesuit」外骨格が挙げられます。初期のLifesuitはケーブルで接続されていましたが、後の設計ではポータブル性が向上し、発明者であるMonty Reedが公道のレースで歩行するために使用しました。

2000年以降、外骨格分野の焦点は、設計、実装、および採用における大幅な進歩により、変化し拡大してきました。個人のパフォーマンスを劇的に向上させる全身拡張型のロボット外骨格への注力は減少し、特定の用途向けの小型でシンプルな設計が好まれるようになっています。現代の外骨格はウェアラブルなツールとして機能し、脳卒中患者の足首のサポートや、組み立てライン作業者の肩のサポートなど、限定的なタスクに対して利益をもたらしています。

21世紀初頭には、レクリエーション、研究、教育用途向けの新しい外骨格カテゴリも登場しました。これには、歩行、ランニング、ハイキング、さらにはスキーの際にユーザーを補助する外骨格製品が含まれます。