模組化生物智能動力輔助仿生機器手足結構設計開發與測試---總計畫(II)

根據內政部統計，我國身心障礙人口中肢體障礙者佔百分之三十九。而肢體障礙人士中，又以截肢病患之生活最為辛苦與不便，其不但必須擔負因外型上之缺陷而造成之心理負擔外，也必須承受失去肢體而導致之生活與就業上的不便。因此，使用機器手足結構便成為截肢病患在生活功能與職業能力輔助上不可或缺的肢體代償醫療器材。然而，目前市售機器手足結構大多為非電子化之機械義肢，雖具有美觀與復形之效果，但對於截肢者功能性之肢體活動能力恢復卻相當有限。近年來，智慧型控制、仿生學、生物智能與機器人學等技術發展快速，改良傳統機器手足結構成為電子控制義肢，已成為科技輔具領域重要之研究課題和義肢產品新趨勢。然而，目前電控式義肢因價格過高，使得多屬於經濟弱勢之截肢病患無法承擔。此外，程式化控制模式也使得電控義肢在應用上有不少的限制。爰此，本項三年期整合型計畫，將結合電機、機械、醫療機電等跨領域專家，針對傳統義肢設計缺失和臨床需求，發展『模組化生物智能動力輔助仿生機器手足結構設計開發與測試』計畫。此一計畫強調以『人』為設計之中心理念，藉由『仿生學』與『生物智能（Biocybernetic）』及『肌電回饋控制』技術研發出更類似於人類上/下肢體運動模式之『生物智能動力輔助仿生機器手足結構』。同時，透過『人體肢體運動動作捕捉與建模』、『高效能』肌電訊號擷取、處理與辨識，來合成電控機器手足結構之操控參數，使得本計畫所研發之生物智能動力輔助仿生機器手足結構之控制與運動行為更類似於正常人。最後，本研究也將透過功能驗證，來評估本計畫所研發之各項『生物智能動力輔助仿生機器手足結構』模組功能及應用成效。由於截肢病患主要分為『上肢截肢』與『下肢截肢』等兩大類，發展不同肢體之電控機器手足結構，因研究範疇與功能需求不同，實無法由單一研究計畫完成；因此，本項計畫將以模組化設計概念，針對截肢病患不同截肢部位區分成『機器手腕結構』、『機器膝關節結構』與『機器踝關節結構』等三個子計畫同步研發。此外，所擬開發之生物智能動力輔助仿生機器手足結構由於均需採病患殘肢肌電訊號控制模式，因此針對此三個子計畫之共同需求，也導入『多功能肌電訊號辨識』子計畫，以期提供『人』與『生物智能義肢』之重要溝通與控制介面。本項整合型計畫共分成四個子計畫。子計畫一將負責開發生物智能動力輔助仿生機器手設計開發並進行測試。子計畫二為生物智能動力輔助仿生膝關節之設計開發，並進行功能驗證與測試。子計畫三則是負責生物智能動力輔助仿生踝關節之設計開發。最後，子計畫四負責多功能肌電訊號辨識系統發展，並進行肌電訊號感測系統單晶片設計、製作，同時也將配合各子計畫進行所研發之生物智能機器手足系統整合與測試。本項整合型計畫完成之預期成果除可將仿生學、生物智能及肌電回饋控制技術進行跨領域整合，以研發生物智能動力輔助機器手足系統，不但可改善傳統機器手足設計缺乏，也具有申請專利和技術移轉商品化之價值，更可成為截肢病患改善肢體功能、提高生活品質之最佳選擇。

系統編號:PB9907-12649
原計畫編號:NSC99-2221-E182-061