意思を読み取り自立動作をサポート 福祉の現場で期待を集めるロボットスーツ HAL®

超高齢社会の到来で期待されるロボット技術

2009年10月1日現在、わが国の65歳以上の高齢者人口は2901万人を数えます。これは、わが国の総人口の22.7％にあたり、日本は、すでに5人に1人が高齢者の国となっています。高齢者の数は今後も増え続け、2055年には、2.5人に1人が65歳以上という、文字通りの「超高齢社会」となることが、予測されています。

超高齢社会に備え、大きな課題となっていることが、高齢者の生活支援や、生活の質（Q.O.L）の向上です。特に、加齢や病気、怪我などで体の機能の一部が不自由な高齢者や、高齢者でなくとも障がいを抱える人のQ.O.Lの向上は、わが国の将来にとって、緊急の課題になっています。そのためには、体の失われた機能や障がいある症状を出来る限り補うリハビリテーションや装具などの充実とともに、介護をする人材の不足や、介護労働の負担を軽減することが重要になってきます。これらの問題を解決するために、日本が得意とするロボット技術への期待が高まっています。すでに、上肢の不自由な人が、家族や仲間と一緒に食事が出来るように支援するロボットなどが実用化されています。

NEDOでは、ロボットをこうした福祉や介護の分野で大いに活用しようと、様々な視点や切り口から研究開発プロジェクトを立ち上げ、「人に役立つ」ロボットの実用化を積極的に支援しています。

2005年、愛知県で開催された「愛・地球博」では、2010年〜2020年に活躍が期待されるロボットを広い分野から発掘、選定し、70種を越えるロボットが、博覧会開催中にデモンストレーションを行いました（「次世代ロボット実用化プロジェクト」2004〜2005年度）。

引き続き、福祉介護分野で期待されるロボットについて、医療機関や介護施設などのユーザーの声を取り入れながら「人間支援型ロボット実用化基盤技術開発」プロジェクト（2005～2007年度）を行い、開発した８種類のロボットすべてについて、実際のユーザーによる実証試験に至りました。現在は、単なる技術開発だけでなく、人と接するロボットの安全性を実証し、安全基準づくりと国際標準（ISO）への提案を目指す「生活支援ロボット実用化プロジェクト」（2009〜2013年度）が進められています。

ロボットスーツHAL®福祉用の登場

ロボットスーツHAL®福祉用も、永年の独自の研究成果を基に、こうしたNEDOの研究開発プロジェクトの支援を活用しながら、2010年4月にリース／レンタル販売へとたどり着くこととなりました。

ロボットスーツHAL®福祉用は、人の歩こうとする意思を読み取り動作を補助する、全く新しい装着型のロボットです。見た目は、写真の通り、いわゆる２足歩行用ロボットや産業用ロボットと違い、どちらかと言えば、義肢や装具を思わせるものです。

義肢や装具との大きな違いは、人が筋肉を動かそうとしたとき、脳からの指令が筋肉に伝えられる際に皮膚表面に現れる意思を反映した微弱な生体電位信号を感知して、各関節に装備されたモーターや制御機器が作動して、人間の動作を助けてくれることです。例えば、下肢に麻痺があり、思うように足が動かなくても、HAL福祉用は、生体電位信号を検知することによって、装着者が立ち上がったり、歩行したりすることを支援してくれます。生体電位信号を検知すると言っても、特別な装置を頭や皮膚に埋め込むのではなく、ごく簡単なセンサーを貼るだけでよいことも、HAL福祉用の大きな特色です。

「ロボットスーツHAL®」の開発史

「研究は学術的な成果ばかりでなく、社会に貢献できなければ…」山海教授が、そう考えて、専門分野である工学を社会のために活かすために考えついた一つの形が、ロボットスーツHAL®でした。

どうすれば人の意思を正確に感知できるのか、HALの研究開発を始めた1991年から数年間は、HALの基本原理を確立するために、最初は、小動物を使って、神経系や生体電位信号の解析を行いました。1995年には、基礎実験装置が完成し、皮膚の表面で人の意思を反映した生体電位信号をとらえ、これを用いて基礎システムを制御できるようになりました。

1997年、試作1号機（HAL-1）ができあがってきました。しかし、山海教授は、「この試作機は、生体電位信号を捕らえれば人の意思を感知できる、という基本原理が、正しいかどうかを検証するための下半身用ロボットスーツ。とても人にお見せできるものではありませんでした」と振り返ります。実際、HAL-1は無数の太いケーブルが、巨大なコンピューターや制御装置につながれ、それでも確実に動くとは限らず、実用化にはほど遠いものでした。

しかし、それから５年後に発表された試作3号機（HAL-3）で、HALは飛躍的進歩を遂げました。動力を蓄電池に変え、コントロールコンピューターを小型化し背負わせたことで自由度が増し、それを証明するために、世界中を旅してデモンストレーションを行いました。その目的は、どんな環境においても動作することを証明するためでした。

このHAL-3が、HAL開発において果たした役割は大きく、現在も、サイバーダインの先端福祉機器展示・体験施設とトレーニング施設HAL FIT™のある、茨城県つくば市の「サイバーダインスタジオ」に展示されています。

「愛・地球博」をめざしたNEDOのプロジェクトに参画

2004年には、前述のNEDO「次世代ロボット実用化プロジェクト」の一つにこのロボットスーツHALの開発が採択されました。その一環として、2005年の「愛・地球博（愛知万国博覧会）」で、来場者の前でデモンストレーションを行うこととなり、そのために開発されたのが試作5号機（HAL-5）でした。万博開幕の期日もあり、従来にない短い開発期間ながら、一般の来場者の目にも触れると言うことで、完成度についても従来にない高い試作機となりました。そして、このHAL-5の技術が、HAL福祉用にも応用されています。

いよいよ福祉の現場へ

「愛・地球博」以降、HALの開発は、NEDOプロジェクト「人間支援型ロボット実用化基盤技術開発(2005～2007年度」によって、"足の筋力が衰えた高齢者や障がい者のアシスト"に開発目標を絞って進められました。それまでの原理検証などのステージから、プロトタイプ製作・実証試験のステージに移り、実際に支援が必要な人を対象とするため、研究開発のプロセスも、より多くのことを考慮しながら行う必要がありました。例えば、実証試験を行うためにも、技術開発だけでなく、事前に安全面・倫理面をしっかり検討することが求められます。

「人間を支援するロボットの医療・福祉分野への導入は、これまでに例のない取り組みでしたから、NEDOプロジェクトに参加することで、ユーザー、医療専門家、安全・倫理の専門家と一体となって課題に取り組むことができ、自信を持って進むことができました。特に、必要に応じて、迅速に安全や損害保険の専門家の検証をうけられる体制を整えてくれたNEDOのマネジメントはとても有り難いものでした。」と山海教授は同プロジェクトを評価します。