歩行速度を40％向上させる足首用外骨格型パワードスーツを開発スタンフォード大

Image credit: Farrin Abbott

スタンフォード大学の研究チームは、足首に装着する外骨格型のパワードスーツを開発し、機械学習により最適化することで、人の歩行速度が約40％向上することを実験で確認した。将来的に高齢者の歩行速度の回復に役立つ可能性がある研究で、研究成果は『IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering』に2021年4月20日付で公開されている。

この外骨格型パワードスーツは研究チームが開発したプロトタイプで、靴とすねに装着し、外部モーターによりパワードスーツ背面のストラップを引き上げるものだ。ストラップはアルゴリズムで制御されており、かかとを引き上げ、つま先を下に向けることで、装着者が地面を蹴り出す手助けをする。

歩行速度向上の検証実験では、健康な若者の被験者10人が、パワードスーツを装着し、5つの異なる条件下で、トレッドミル上を自分のペースで歩行した。各条件は、パワードスーツ無し、パワードスーツを装着しているがオフにしている状態、パワードスーツを速度に最適化したモード、パワードスーツを消費エネルギーに最適化したモード、パワードスーツをゆっくり歩くように調節したモードだ。速度最適化は、Human in the loop（人間参加型）機械学習により行い、被験者が歩きながらパワードスーツの設定を繰り返した。最適な動作モードを見つけるまでに約150回の調整を行い、1人あたり約2時間を費やした。

検証の結果、速度最適化したパワードスーツを装着すると、パワードスーツ無しと比べて、平均して42％速く歩けることが分かった。また、エネルギー消費量も、個人差が多いものの1mの歩行あたり平均で約2％削減した。消費エネルギーに最適化したモードでは、エネルギー消費は減少したものの歩く速度はそれほど速くならなかった。

研究チームは今後、高齢者を対象とした検証実験や、装着感向上のためのデザイン改善などを予定している。

歩行速度を40％向上させる足首用外骨格型パワードスーツを開発　スタンフォード大