Гибридная вспомогательная конечность
 Мужчина в прототипе костюма HAL 2005 года (слева) | |
| Производитель | Кибердайн |
|---|---|
| Страна | Япония |
| Год создания | 1997 г. (самый ранний прототип) 2012 г. (полный костюм HAL-5) |
| Тип | Активный экзоскелет Мягкий экзоскелет |
| Цель | Медицинский Поиск и спасение |
| Веб-сайт | cyberdyne.jp |
Hybrid Assistive Limb (также известный как HAL ) — это экзоскелет с , мягким телом разработанный японским университетом Цукуба и робототехнической компанией Cyberdyne . Он предназначен для поддержки и расширения физических возможностей своих пользователей, особенно людей с ограниченными физическими возможностями. Существует две основные версии системы: HAL 3, которая обеспечивает только функцию ног, и HAL 5, которая представляет собой экзоскелет всего тела для рук, ног и туловища.
В 2011 году Cyberdyne и Университет Цукуба совместно объявили, что больничные 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 по всей Японии. [2] В феврале 2013 года система HAL стала первым экзоскелетом с электроприводом, получившим глобальный сертификат безопасности. [3] В августе 2013 года HAL получила сертификат ЕС для клинического использования в Европе как первый в мире робот для нехирургического медицинского лечения. [4] [5] Помимо медицинских применений, экзоскелет HAL использовался в строительстве и при ликвидации последствий стихийных бедствий. [6] [7]
История
[ редактировать ]Первый прототип HAL был предложен Ёсиюки Санкаи , профессором Университета Цукуба. Очарованный роботами с третьего класса, Санкай стремился создать роботизированный костюм, чтобы «поддерживать людей». [8] В 1989 году, получив докторскую степень по робототехнике, он начал разработку HAL. Санкай провел три года, с 1990 по 1993 год, изучая 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 годов, был подключен к компьютеру. Одна только 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 аккумулятор 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 домах 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 компания Cyberdyne получила сертификат ISO 13485 — международного стандарта качества проектирования и производства медицинского оборудования — от Underwriters Laboratories . [10] В конце февраля 2013 года костюм HAL получил глобальный сертификат безопасности, став первым экзоскелетом с электроприводом, получившим такой сертификат. [3] В августе 2013 года костюм получил сертификат ЕС, разрешающий его использование в медицинских целях в Европе в качестве первого медицинского робота такого рода. [4] [5]
Дизайн и механика
[ редактировать ]Когда человек пытается двигать своим телом, нервные сигналы передаются от мозга к мышцам через двигательные нейроны, приводя в движение опорно-двигательный аппарат . Когда это происходит, небольшие биосигналы на поверхности кожи можно обнаружить . Костюм HAL регистрирует эти сигналы с помощью датчика, прикрепленного к коже пользователя. На основе полученных сигналов силовой блок перемещает сустав, поддерживая и усиливая движение пользователя. Костюм HAL оснащен кибернетической системой управления, состоящей как из активируемой пользователем «системы добровольного управления», известной как «Киберническое добровольное управление» (CVC), так и из «роботизированной автономной системы управления», известной как «Киберническое автономное управление» (CAC), для автоматической поддержки движения. [11] [12] [13]
Конструкция HAL отличается мягким корпусом и рамой , а комфорт и простота использования считаются потенциальными преимуществами отсутствия жесткого корпуса. [14]
Пользователи
[ редактировать ]HAL предназначен для помощи людям с ограниченными возможностями или пожилым людям в их повседневных задачах, но также может использоваться для поддержки работников, выполняющих физически тяжелые работы, такие как спасение при стихийных бедствиях или строительство. HAL в основном используется пациентами-инвалидами в больницах, и его можно модифицировать, чтобы пациенты могли использовать его для 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 с ограниченными возможностями ходить во время игры. [15] [16] Дальнейшие научные исследования показали, что HAL-терапию можно эффективно использовать для реабилитации после травмы спинного мозга или инсульта . [17]
2011 года Во время выставки Consumer Electronics Show было объявлено, что правительство США выразило заинтересованность в покупке костюмов HAL. [18] В марте 2011 года Cyberdyne представила версию HAL, предназначенную только для ног, для людей с ограниченными возможностями, медицинских работников и заводских рабочих. [19] В ноябре 2011 года HAL был выбран для использования в работах по очистке места ядерной аварии на Фукусиме . [20] Во время выставки Japan Robot Week в Токио в октябре 2012 года была представлена обновлённая версия HAL, разработанная специально для ликвидации последствий аварии на Фукусиме. [7] В марте 2013 года десять японских больниц провели клинические испытания новой системы HAL, предназначенной только для ног. [21] В конце 2014 года экзоскелеты HAL, модифицированные для использования в строительстве, поступили на вооружение японского строительного подрядчика Obayashi Corporation . [6]
См. также
[ редактировать ]- Атлас (робот) — робот-гуманоид, предназначенный для поиска и спасения.
- Экзо Бионика
- ReWalk
- Экзоскелет Вандербильта
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Костюм робота дает проблеск надежды парализованным» . Времена Мальты . 11 марта 2011 года . Проверено 26 августа 2012 г.
- ^ Jump up to: а б «Роботы спешат на помощь: стареющая Япония ищет помощи» . Австралиец . 13 октября 2012 года . Проверено 17 октября 2012 г.
- ^ Jump up to: а б «Японский костюм робота получил глобальный сертификат безопасности» . АФП через Google. 27 февраля 2013 года. Архивировано из оригинала 5 марта 2013 года . Проверено 28 февраля 2013 г.
- ^ Jump up to: а б «TÜV Rheinland выдает сертификат ЕС на костюм медицинского робота Cyberdyne HAL®» . ТЮФ Рейнланд. 7 августа 2013 г. Архивировано из оригинала 16 января 2021 г. Проверено 14 августа 2013 г.
- ^ Jump up to: а б «Глобальные компании из Японии» . Еженедельник Тойо Кэйзай. 14 сентября 2013 года. Архивировано из оригинала 29 июля 2014 года . Проверено 17 марта 2014 г.
- ^ Jump up to: а б «Умные ходунки прокладывают путь японским роботам по уходу за пожилыми людьми» . ITWorld.com. 16 октября 2014 года . Проверено 22 октября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б «Новый экзоскелет HAL: управляемый мозгом костюм для всего тела, который будет использоваться при очистке Фукусимы» . Neurogadget.com. 18 октября 2012 года. Архивировано из оригинала 21 октября 2012 года . Проверено 22 октября 2012 г.
- ^ «Силовой костюм Кибердайн» . 31 июля 2009 г. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. Проверено 26 августа 2012 г. - через YouTube .
- ^ «HAL – друг людей с ограниченными возможностями» . Ниппония . Веб-Япония. 15 сентября 2006 г. Проверено 16 июля 2013 г.
- ^ «Разработка, производство и обслуживание носимых экзоскелетов нижних конечностей для реабилитации и физической подготовки» (PDF) . Лаборатории страховщиков. 11 декабря 2012 года . Проверено 16 июля 2013 г.
- ^ Сузуки, Кента; Мито, Годзи; Кавамото, Хироаки; Хасэгава, Ясухиса; Санкай, Ёсиюки (январь 2007 г.). «Намеренная поддержка ходьбы для пациентов с параплегией с помощью роботизированного костюма HAL» . Продвинутая робототехника . 21 (12): 1441–1469. дои : 10.1163/156855307781746061 . S2CID 16791965 . Архивировано из оригинала 14 января 2011 года . Проверено 3 сентября 2020 г.
- ^ Рёхей; Сакане, Масатака; Очиаи, Наоюки (2013). Кавамото, Хироаки; Наката, Ёсио; Ариясу , PMID . Неврология 1471-2377-13-141 13 141. doi : 10.1186 . PMC 3851710 / BMC 24099524 :
- ^ «Исследовательская программа киберники Университета Цукубы» . Глобальная программа COE, Киберника . Университет Цукуба. 1 апреля 2007 г. Архивировано из оригинала 27 октября 2014 г. Проверено 17 марта 2014 г.
- ^ Моррис, Л., Дитесават, Р.С., Рахман, Н. и др. Современное состояние мягкой робототехники для обеспечения мобильности: обзор физиотерапевта и пациента выявил ограничения существующих экзоскелетов нижних конечностей и потенциальных решений в виде мягкой робототехники. J NeuroEngineering Rehabil 20, 18 (2023). https://doi.org/10.1186/s12984-022-01122-3
- ^ Компьютеры для развития детей раннего возраста с ограниченными возможностями – введение в специальную тематическую сессию . ACM.org. 2002. стр. 170–172. ISBN 9783540439042 . Проверено 26 ноября 2012 г.
- ^ «Влияние футбольной игры в виртуальной реальности на ходьбу при обучении детей походке с помощью робота» . AbleData.com. Апрель 2010 г. Архивировано из оригинала 18 октября 2013 г. Проверено 26 ноября 2012 г.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ «Текущие научные исследования экзоскелетной терапии с помощью гибридной вспомогательной конечности» . ПРОЙДИТЕ СНОВА Центр . Проверено 28 января 2016 г.
- ^ «В центре внимания выставки CES: японские экзоскелеты роботов» . 12 января 2011 года. Архивировано из оригинала 23 января 2013 года . Проверено 28 февраля 2013 г.
- ^ «Cyberdyne демонстрирует экзоскелет HAL для нижней части тела, помогающий инвалидам, а не искореняющий человечество (видео)» . 15 марта 2011 года . Проверено 28 февраля 2013 г.
- ^ «Роботизированные экзоскелеты от Cyberdyne могут помочь рабочим разобраться с ядерной катастрофой на Фукусиме» . Научный американец . 9 ноября 2011 года . Проверено 27 ноября 2011 г.
- ^ «Больницы испытают роботизированный костюм, который поможет пациентам ходить» . Асахи Симбун . 9 февраля 2013 года. Архивировано из оригинала 13 февраля 2013 года . Проверено 17 февраля 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальный сайт (на английском и японском языках)
- «Восстание боди-ботов» . IEEE-спектр . Октябрь 2005 г. Архивировано из оригинала 4 мая 2009 г. Проверено 18 февраля 2013 г.
- Центр WALK AGAIN – Учебный центр HAL