人工筋を内蔵する樹脂製の作業介助服をつくろう

自己紹介

 

　

　自助装置研究所LLPの大西と申します。私は岡山市北区建部町で生まれました。高校生の頃に、方言で「うしんが」という機械を使った経験があります。分身のように、家族が家の中で牛を育てていました。牛犂という機械を構成するためです。牛に牽引させた犂の進路を手綱で操舵して、一条ずつ農耕することができました。私が知った機械の原点でした。その頃から、農用発動機のピストンクランク機構などに興味を持ち、今まで機械の研究を続けています。 

自助装置研究所　https://jijyosouchi.jimdofree.com/

 

                                                                             

皆様にお願いしたいことがあります。

 

　このプロジェクトのきっかっけは、数年前にWEBで見つけた、古代エジプトの牛犂の壁画のレプリカです。町史などで「うしんが」と記載される牛犂の写真と、古代壁画の牛犂のレプリカが同じ機構であることに気が付きました。牛の牽引力だけで動く農耕機械が、数千年も前に発明されていたことは驚きでした。

　現在、緑の土地、豊かな河川、及び多くの太陽光のある建部町などの日本各地には、人口減少などの困りごとがあります。しかし、「人はすべからく文明を目的としている」と言われるように、「困りごと」を解決するための活力が、次の文明を生んでいるように思われます。

　類人猿の時代に初めての文明上の機械として、弓矢や火きり臼を発明した人類は、数億年の狩猟社会を築き、数千年の農耕社会を興しました。その後、数百年の工業社会を発展させて、数十年の情報社会を過ごしました。この文明の系譜を辿れば明確にわかるのですが、牛犂は我々に、次の高度なデータ駆動型（インターネット機械型）文明を教えてくれています。

　機械とは、与えられるエネルギーを利用して、複数の要素からなる機構を駆動する装置ですが、広い意味で、人は弓矢、牛犂、車、及びインターネットという機械を発明して、Society5.0という社会に入っています。

　さて、この5期社会では、分身操舵機械の系譜としてサイボーグが期待されます。サイボーグとはサイバー（操舵手）＋オーガン（器官）の造語で、機械を人の器官の一部として操舵するという意味です。また、聴覚、視覚、及び力触覚に対して、テレホン、テレビジョン、及びテレプレイヤーという通信機械の系譜もあります。５G通信と力触覚制御という２つの技術の融合がアバターとして期待されます。今までの服の系譜は、あまり機械とは縁がありませんでした。しかし、ここにきて、誰でも何処でも使える「作業介助服」への進化が期待されています。

　重要なことは、今までの機械は、人が操舵してきましたが、これからは機械自らも操舵できることです。テレプレイヤーやアバターの機構としては、服が一番良いのです。服はもともと分身のようなものですから、機械的な服が普及すれば、本格的な機械文明が開化します。誰でも何処でも使える簡単・安価・高性能な分身操舵機械としての作業介助服が、生活の質の向上のために期待されます。ご協力をお願い致します。

 

現在の進捗状況

 

　人間の器官を操舵するサイボーグを考える場合には、内骨格に対する人工関節、iPS細胞、及びゲノム編集などのような医学的な器官代替技術と、外骨格による作業介助服などのような機械的な器官介助技術があります。

　作業介助服は、「作業や関節障害についての困りごと」に対して、外骨格による内骨格の介助を目的とするサイボーグです。

　服の寸法は標準身体のデジタル値をデフォルトとして、これを修正して自分の寸法に適用させます。そして、機構の着脱容易性、人工筋装置、及び関節角の保存と使用などに配慮します。

　作業介助服は、体幹と股を中心にして、頭部、脚・足、腕・手・指などの内骨格を有する部位を内包するための外骨格構造を装着して、人工筋装置に相当する着脱機構で連結して構成します。

 　今回の試作では、作業介助服を健常者と要介助者双方に同じ様式で装着できるようにして、骨格の一部に対して、繰り返し作業が介助できることを確認します。そうすれば、作業介助服はデフォルト動作として、多くの動作を学習できることになります。理想的には、服（機械）が我々の思いどうりに動いてくれることを期待しています。

　作業介助服は、厚さ１㎜～２㎜程度のナイロン樹脂などで製作します。STL形式のファイルを３Dプリンターで出力して、作業介助服とします。

　作業介助服の基本構造は、下図のような外骨格構造と着脱機構と連結機構で構成します。外骨格構造を体幹や股などの必要な部位に着脱機構で装着します。着脱機構はバネを使用して身体に密着させます。そして、隣り合う骨格構造に対する連結機構には、バネと直動DCモーターとソフトウエアダンパーを内蔵させて人工筋の機能を持たせます。必要な要素をモジュール化して身体の各部位の介助動作に対応できるようにします。

 

　　    外骨格構造

　　　着脱機構

 

　　　連結機構

　　

今後の展望

 

　今回の試作では、コイルばね、板バネなどを含めて、作業介助服をナイロン樹脂などで３Dプリント出力して一部の基本動作を確認します。

　短期的には、連結機構の人工筋化です。マイクロコンピューター、ドライバー、直動ＤＣモーター、バネ、力センサー、ソフトウエアダンパー、及び蓄電池などを必要に応じて積層して、人工筋装置の実現を目指します。

　中期的には、作業介助服の全身に対するモジュール化です。特に、ナイロン樹脂などの材料、重力、及びセンサーなどを工夫して、効率的な作業介助を目指します。そして、すでに実用化が始まっているサイボーグやアバターへの適用を行います。

　長期的には、人の作業を作業介助服に伝えて、その信号で、誰でも何処（遠近）でも、遠近作業の拡大縮小が自由に行える作業介助服（テレプレイヤー）の完成を目指します。

　社会的には、５G通信技術や遠隔存在感技術などを利用して、SDGs（国連の持続可能な2030年目標）の貧困克服などの「困りごとの解決」に寄与します。

 

 

 

プロジェクト終了要項

製作物    
作業介助服の一部

製作完了予定日    
2020年5月31日

製作個数    
作業介助服の一部　１着

その他    
※3Dプリンタで作業介助服が完成しない可能性もございます。