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林宗正-新創科技創造利他新價值,輔具機器人助失能者一「腳」之力

文/廖靜清  照片提供/Tai Mecha lab

2019 年 3 月,臺灣智慧機械與輔具實驗室(Tai Mecha lab)以行動輔助機器人奪下第二屆「百萬創客擂台競賽」冠軍及人氣獎,創辦人林宗正將想像化為具體創新,研發出可協助復健及行動的全身型外骨骼機器人,讓眾多身障者燃起再行走的希望,對高齡照護更是一大福音。

百萬創客競賽成果發表會。

科幻電影《機器戰警》描述一名警察在打擊犯罪時身受重傷,為了延續生命,跨國企業將他打造成「人與機器結合」的超級英雄,擁有過人體魄和超強執行力—其實機器人不只能在電影中打擊犯罪,在現實社會的醫療照護應用也有強大的發揮。82 年次的創客林宗正創立 Tai Mecha lab 團隊,運用 3D 列印技術與 AI 智慧科技,將天方夜譚般的電影劇情化為現實,自造出全臺首見的全身型外骨骼機器人,可運用於復健及行動輔助,協助身障者脫離輪椅、重新站起來。

輔具科技融合 AI 人工智慧

綜觀數位發展,1951 年第一支 AI 程式在曼徹斯特大學誕生以來,AI 科技的應用範圍愈來愈普及廣泛,也愈來愈智能化。包括 AlphaGo 打敗世界圍棋冠軍李世乭的人機對弈,以及首位具有公民權的機器人誕生,各式各樣的 AI 應用不斷創新突破,而善用「人機結合」的特色,更能提升更多額外價值。

林宗正正是以「人機結合」為創作的主軸。從YouTube 影音平台點閱 Tai Mecha Lab 團隊製作的紀錄影片,在短短 3 分鐘內,能一窺 6 年來研究開發全身型外骨骼機器人的辛苦過程,這項作品的技術突破醫療輔具限制,呼應高齡化社會急切的長照議題,商機後勢可期。

林宗正從小就十分喜愛機器人,進入中央大學機械系設計分析組後,啟發了他對於臺灣精密工具機械代工模式的認識。「我認為,企業不應只追求成本和獲利,而是設法讓產品創造更高附加價值,這才是企業茁壯的關鍵力。」有感於高齡化社會趨勢成形,在地老化、長照服務日漸受到重視,他希望能設計出貼近生活需求的輔具,協助行動不便的年長者行走,就這樣熱切地一頭栽進輔具機器人的創作研發之路。

將想像力化為行動生產力

從「AI 結合長照」出發,林宗正構思外骨骼輔具機器人的架構、功能,從無到有,一點一滴慢慢摸索。他回系上向老師請益,卻因為缺乏資金、人脈,也難以預料是否符合市場需求而被婉拒指導,後來乾脆運用網路查詢相關資料邊做邊學。他詳細列出短、中、長期計畫目標,將夢想藍圖流程化,一步步解決各道關卡。積極投入的熱情終於感動了老師,為他爭取到參加廣島大學學術交流專題競賽的機會,一趟日本行獲益良多,讓他更確定未來創業的方向。

在學術交流展場上,各國高手雲集,各種軟硬體整合的創新點子令人大開眼界。他把握機會汲取新知,帶著自己的作品亮相,以自信態度、流暢口條、革新技術獲得評審青睞,拿下學術交流計畫評選第一名。這段經驗讓他彷彿吃下定心丸:「若要將機器變得有趣實用,一定要跟生活緊密相關!」林宗正自許為「使用者經驗的創造者」,要讓輔具更加精密貼心,貼近使用者的需求。

用現代科技帶來暖心感動

因應全球進入老年化社會,輔具發展越趨多元,穿戴式機器人的研究風潮在 20 世紀末已由美國奇異公司率先展開。林宗正表示,穿戴式機器人的技術關鍵為感測器,將感測到的資訊轉換成機械控制指令,藉以驅動達成與穿戴者相同的動作。早期由於機械笨重,無法有效偵測或支撐人體動作,反而造成使用者的負擔,因而各國陸續研發上肢或下肢輔具,改良接收感測器並加入智慧化控制演算法,甚至已經可以做到如電影《鋼鐵人》般用意念操作裝置,廣泛運用在癱瘓復健、行動輔具、軍事領域和災難救援等工作上。

全身式輔具出版概念設計圖。

林宗正指出,Tai Mecha lab 團隊研發初期也遇過類似問題。穿戴式外骨骼輔具機器人所需動力強大,但馬達驅動設備卻無法達到理想的穩定性,只好一步一步測試,逐一設計各肢體部位,修正目標、追蹤執行進度,一步一腳印朝著夢想前進。「穿戴式外骨骼機器人的技術非常複雜,需全方位了解使用者的生理條件和生活模式,集感測、控制功能於一體,步驟、過程絕對急不來!」

以研發外骨骼機器人著稱的日本 Cyberdyne 株式會社,研發知名 raytheon sar-cos 軍用外骨骼的美國國防大廠雷神公司(Raytheon Company),都是他學習取經的對象,希望汲取這些超強團隊的優點和技術,自造出更趨完美的成品。「我想打造出像科幻電影裡的高科技設備,實現自己的夢想,也為高齡化的社會提供解決方案。」他 2013年自日本廣島大學學術交流返臺後,便啟動研發創作計畫,運用「以人為本、電腦為輔」的概念,強化體感控制技術,以滿足不同使用者的需求,希望用創新技術為需求者帶來暖心感動。

將結合各國專業優勢 持續創新

歷經7年努力,臺灣第一台全身型外骨骼機器人終於成功誕生。從「想」到「做」,雖然過程中遭遇各種難題,但他仍堅持以「協助使用者提升生活品質,幫助下肢癱瘓的人重新站起來為最大動力,驅策自己一路前進。「讓人體與機器合為一體」則是最大挑戰,除了智慧機械,另外使用 3D 列印技術打造輔具,大幅改善傳統輔具的缺點,也提升結構輕量化、高強度碳纖維等設計,搭配團隊研發完成的專利感測系統控制,突破醫療輔具限制。

開發產品有許多零件需求,林宗正指出,輔具機器人的核心構件為馬達、減速器等,這些專利機械大多自國外採購,穿戴式輔具的資料也多參考國外論文文獻,因此英文能力相對重要。他以廣島大學學術交流專題競賽為例,當時用英文簡報發表專題研究內容與結果,在現場也與各國高手交流心得,「語言是一把十分重要的鑰匙,」能拓展國際視野,也精進自己的相關技術及學識。

對於得獎,林宗正笑說,辛苦這麼久,的確值得開心一下子,但隨即又要進入另一階段的研發工作。「畢竟行動輔具機器人是一項相當龐大的整合科技,未來我們將會逐一設計肢體各部位模組化、並可以支援人體全身所需的行動輔具。」TaiMecha lab 將結合臺灣與美國、日本、瑞士等各國廠商的專業優勢,創造臺灣、甚至是世界第一台嶄新的下肢輔具產品,造福失能與需長期負重工作者。百萬冠軍光環的背後,蘊含的是創客的核心精神:堅持不懈、 忍受挫折、勇於接受挑戰,努力實踐產品與創意的無上價值。

林宗正親自穿戴Tai Mecha lab 全身式輔具原型機。

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vMaker編輯部

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