HAL (робот) - HAL (robot)

Для вымышленного персонажа см. HAL 9000.

Гибридная вспомогательная конечность (HAL)
Гибридная вспомогательная конечность.jpg
Мужчина в прототипе костюма HAL 2005 года (слева)
ПроизводительCyberdyne
СтранаЯпония
Год создания1997 (самый ранний прототип)
2012 г. (полный костюм ХАЛ-5)
ТипАктивный экзоскелет
ЦельМедицина / поиск и спасение
Интернет сайтcyberdyne.jp

В Гибридная вспомогательная конечность (также известен как HAL) это экзоскелет с приводом костюм разработан японской Университет Цукуба и робототехническая компания Cyberdyne. Он разработан для поддержки и расширения физических возможностей своих пользователей, особенно людей с ограниченными физическими возможностями. Существует две основных версии системы: HAL 3, который обеспечивает только функцию ног, и HAL 5, который представляет собой экзоскелет всего тела для рук, ног и туловища.

В 2011 году Cyberdyne и Университет Цукуба совместно объявили, что клинические испытания полного костюма HAL начнутся в 2012 году, а испытания продлятся до 2014 или 2015 года.[1] К октябрю 2012 года костюмы HAL использовались в 130 различных медицинских учреждениях Японии.[2] В феврале 2013 года система HAL стала первым активным экзоскелетом, получившим глобальную сертификацию безопасности.[3] В августе 2013 года HAL получил ЕС Сертификация для клинического использования в Европе как первый в мире нехирургический лечебный робот.[4][5] Помимо медицинских приложений, экзоскелет HAL использовался в строительстве и при ликвидации последствий стихийных бедствий.[6][7]

История

Первый прототип HAL был предложен Ёсиюки Санкай, профессор Университета Цукуба. Увлеченный роботами с третьего класса, Санкай стремился создать роботизированный костюм, чтобы «поддерживать людей».[8] В 1989 г., получив докторскую степень. в робототехнике он начал разработку HAL. Санкай потратил три года, с 1990 по 1993 год, составляя карту нейроны которые управляют движением ног. Ему и его команде потребовалось еще четыре года, чтобы создать прототип оборудования.[9]

Третий прототип HAL, разработанный в начале 2000-х, был подключен к компьютеру. Одна его батарея весила почти 22 килограмма (49 фунтов), и для ее установки требовалось два помощника, что делало ее очень непрактичной. Напротив, более поздняя модель HAL-5 весит всего 10 килограммов (22 фунта), а ее батарея и управляющий компьютер привязаны к талии владельца.

Cyberdyne начала сдавать в аренду костюмы HAL для медицинских целей в 2008 году. К октябрю 2012 года более 300 костюмов HAL использовались в 130 медицинских учреждениях и дома престарелых по всей Японии. Костюм доступен для институциональной аренды только в Японии за ежемесячную плату в размере 2000 долларов США.[2] В декабре 2012 года Cyberdyne прошла сертификацию. ISO 13485 - международный стандарт качества для проектирования и производства медицинских изделий - by Underwriters Laboratories.[10] В конце февраля 2013 года костюм HAL получил глобальный сертификат безопасности, став первым экзоскелетом с электроприводом, который это сделал.[3] В августе 2013 года костюм получил сертификат ЕС, разрешающий его использование в медицинских целях в Европе в качестве первого лечебного робота такого типа.[4][5]

Дизайн и механика

Когда человек пытается двигать своим телом, нервные сигналы посылаются от мозга к мышцам через двигательные нейроны, перемещая костно-мышечной системы. Когда это происходит, маленький биосигналы можно обнаружить на поверхности кожи. Костюм HAL регистрирует эти сигналы через датчик, прикрепленный к коже пользователя. На основе полученных сигналов силовой агрегат перемещает сустав, чтобы поддерживать и усиливать движения пользователя. Костюм HAL обладает кибернетической системой управления, состоящей из активируемой пользователем «добровольной системы управления», известной как «Кибернетический добровольный контроль» (CVC), и «роботизированной автономной системы управления», известной как Cybernic Autonomous Control (CAC) для автоматической поддержки движения.[11][12][13]

Пользователи

HAL разработан, чтобы помогать инвалидам и пожилым людям в их повседневных задачах, но также может использоваться для поддержки рабочих, выполняющих тяжелые для здоровья работы, такие как спасательные работы при стихийных бедствиях или строительство. HAL в основном используется пациентами с ограниченными возможностями в больницах и может быть изменен, чтобы пациенты могли использовать его для более долгосрочной реабилитации. Кроме того, научные исследования показали, что в сочетании со специально созданными терапевтическими играми экзоскелеты с электроприводом, такие как HAL-5, могут стимулировать познавательную деятельность и помогать детям-инвалидам ходить во время игры.[14][15] Дальнейшие научные исследования показали, что HAL терапия можно эффективно использовать для реабилитации после повреждение спинного мозга или Инсульт.[16]

В течение 2011 г. Выставка бытовой электроники было объявлено, что Соединенные Штаты Правительство выразило заинтересованность в покупке костюмов HAL.[17] В марте 2011 года Cyberdyne представила версию HAL только для ног для инвалидов, медицинских работников и заводских рабочих.[18] В ноябре 2011 года HAL был выбран для использования для очистных работ на площадке Авария на Фукусиме.[19] Во время выставки Japan Robot Week в Токио в октябре 2012 года была представлена ​​обновленная версия HAL, разработанная специально для очистки Фукусимы.[7] В марте 2013 года десять японских больниц провели клинические испытания новой системы HAL только для ног.[20] В конце 2014 года экзоскелеты HAL, модифицированные для использования в строительстве, поступили на вооружение японского строительного подрядчика. Obayashi Corporation.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Костюм робота дает надежду парализованным». Times of Malta. 11 марта 2011 г.. Получено 26 августа 2012.
  2. ^ а б «Роботы спешат на помощь, поскольку стареющая Япония ищет помощи». Австралийский. 13 октября 2012 г.. Получено 17 октября 2012.
  3. ^ а б «Японский робототехнический костюм получил глобальный сертификат безопасности». AFP через Google. 27 февраля 2013 г.. Получено 28 февраля 2013.
  4. ^ а б «TÜV Rheinland выдает сертификат ЕС для медицинского робота Cyberdyne HAL®». TÜV Rheinland. 7 августа 2013 г.. Получено 14 августа 2013.
  5. ^ а б «Глобальные компании из Японии». Еженедельник Toyo Keizai. 14 сентября 2013 г.. Получено 17 марта 2014.
  6. ^ а б «Умные ходунки открывают путь для японских роботов для ухода за престарелыми». ITWorld.com. 16 октября 2014 г.. Получено 22 октября 2014.
  7. ^ а б «Новый экзоскелет HAL: полностью контролируемый мозгом костюм для использования при очистке Фукусимы». Neurogadget.com. 18 октября 2012 г.. Получено 22 октября 2012.
  8. ^ "Силовой костюм Cyberdyne". YouTube. 31 июля 2009 г.. Получено 26 августа 2012.
  9. ^ «HAL, друг для людей с ограниченными возможностями». Ниппония. Веб Япония. 15 сентября 2006 г.. Получено 16 июля 2013.
  10. ^ «Разработка, производство и обслуживание носимых экзоскелетов нижних конечностей для реабилитации и физической подготовки» (PDF). Лаборатории андеррайтеров. 11 декабря 2012 г.. Получено 16 июля 2013.
  11. ^ Сузуки, Кента; Мито, Годжи; Кавамото, Хироаки; Хасегава, Ясухиса; Санкай, Ёсиюки (январь 2007 г.). «Преднамеренная поддержка ходьбы для пациентов с параплегией с помощью костюма робота HAL». Продвинутая робототехника. 21 (12): 1441–1469. Дои:10.1163/156855307781746061. S2CID  16791965.
  12. ^ Кавамото, Хироаки; Камибаяси, Киётака; Наката, Йошио; Ямаваки, Канако; Ариясу, Рёхей; Санкай, Ёсиюки; Сакане, Масатака; Эгути, Киёси; Очиай, Наоюки (2013). «Пилотное исследование улучшения передвижения с использованием гибридной вспомогательной конечности у пациентов с хроническим инсультом». BMC Neurology. 13: 141. Дои:10.1186/1471-2377-13-141. ЧВК  3851710. PMID  24099524.
  13. ^ «Исследовательская программа Cybernics University of Tsukuba». Глобальная программа COE, Cybernics. Университет Цукуба. 1 апреля 2007 г. Архивировано с оригинал 27 октября 2014 г.. Получено 17 марта 2014.
  14. ^ Компьютеры для развития детей-инвалидов - Введение в специальную тематическую сессию. ACM.org. 2002 г. ISBN  9783540439042. Получено 26 ноября 2012.
  15. ^ «Влияние футбольного матча в виртуальной реальности на ходьбу при обучении детей с помощью роботов». AbleData.com. Апрель 2010. Архивировано с оригинал 18 октября 2013 г.. Получено 26 ноября 2012.
  16. ^ «Текущие научные исследования экзоскелетной терапии с помощью гибридной вспомогательной конечности». ПРОГУЛКА СНОВА Центр. Получено 28 января 2016.
  17. ^ "В центре внимания выставки CES: экзоскелеты японских роботов". 12 января 2011. Архивировано с оригинал 23 января 2013 г.. Получено 28 февраля 2013.
  18. ^ «Cyberdyne демонстрирует экзоскелет HAL для нижней части тела, помогающий инвалидам, а не уничтожающий человечество (видео)». 15 марта 2011 г.. Получено 28 февраля 2013.
  19. ^ «Роботизированные экзоскелеты от Cyberdyne могут помочь рабочим очистить ядерный беспорядок на Фукусиме». Scientific American. 9 ноября 2011 г.. Получено 27 ноября 2011.
  20. ^ «Больницы испытают костюм робота, чтобы помочь пациентам ходить». Асахи Симбун. 9 февраля 2013. Архивировано с оригинал 13 февраля 2013 г.. Получено 17 февраля 2013.

внешняя ссылка