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HAL (动力服)
2005年展示的HAL 5型動力服原型机
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制造厂家 | Cyberdyne |
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国家 | 日本 |
创造年份 | 1995(原型机) 2008(正式发布) |
类型 | 动力服 |
目的 | 医疗 / 搜索及救援 |
网站 | cyberdyne.jp |
HAL(日语:ハル,全称:Hybrid Assistive Limb,中译:混合助力肢体)是一款外骨骼动力服,由日本筑波大学的山海嘉之教授创办的Cyberdyne公司研发。
原理及设计
HAL本质上是一种捆绑于身体的行走用机器人。当一个人正要试图行走时,大脑会通过神经向肌肉发送电生理信号,而在人体的皮肤表面上能够微弱地探测到这种电信号。一旦使用者体表上的传感器捕捉到这种信号,HAL的伺服系统便会被激活,增强行走的强度与稳定性。HAL配有两套动作控制系统用于自动强化使用者的动作,分别是由用户动作激活的“生化电子自主控制系统”(英語:Cybernic Voluntary Control,CVC)和自动运作的“生化电子自主控制系统”(英語:Cybernic Autonomous Control,CAC)。
开发
1995年,山海嘉之制造了HAL的原型机,并借此创立了“生化电子”(英語:Cybernics)学科。生化电子是涉及仿生学、电子学和物理学的跨学科技术,旨在研发辅助人体运动的智能装置。
2001年,山海嘉之与同为日本筑波大学教授的三阶吉行制造出了全身用型HAL的第三版原型机,可以为腿部无力的使用者提供腿部助力,并使其能够抬起100公斤的重物。然而,该版HAL仅是电池便重达22公斤,使用时需连接到一台电脑上,且需要额外两人协助才可穿戴。与之相比,最新版本的HAL 5原型机整体重23公斤,且控制电脑内置在动力服上。
2004年6月,山海嘉之创立了Cyberdyne公司,作为其旗舰产品的HAL于2005年首次亮相于爱知世博会。
2006年,HAL 5获得日本设计振兴会颁发的优良设计奖金奖。
2008年,HAL正式发布,向日本的医疗机构开放租借。截至2012年10月,已有逾300套HAL租借给130家医疗结构与养老院,月租金为2000美元。
HAL目前主要分为两种型号,下肢用型的HAL 3,及全身用型的HAL 5。
使用情况
HAL主要面向身体障碍者及老年人开发,租借给医疗机构和养老院;亦有面向体力劳动者开发的版本,用于建筑施工或灾害救援等。有研究表明,HAL与特别设计的康复游戏配合使用,有助于身体障碍儿童的行走训练。另有研究表明,结合了HAL的疗法有助于脊髓损伤以及中风的恢复。
在2011年的消费电子展上,美国联邦政府表达了对HAL的采购意愿。2011年3月,Cyberdyne公司推出了面向身体障碍者、康复机构以及工场工人的下肢用型HAL,即HAL 3。2011年11月,日本政府指定HAL作为福岛第一核电厂事故的清理用器械,随后在2012年10月于东京举办的日本机器人周展览会上,Cyberdyne展示了专为福岛第一核电厂事故的清理工作而设计的特别版HAL。2013年3月,十家日本的医院为应用于医疗用途的HAL 3进行了临床试验。2014年,日本建设公司大林组开始在建筑施工中使用HAL。
医疗认证
2012年12月,HAL获得保险商实验室颁发的ISO 13485认证。2013年8月,HAL获得欧洲合格认证,成为首个被准许在欧洲使用的医用外骨骼动力服产品。2014年11月,HAL获得ISO/DIS 13482认证,成为全球首个获得安全认证的外骨骼动力服产品。
2018年3月,美国食品和药品管理局正式批准HAL用于医疗复健领域,佛罗里达州的Brooks Cybernic Treatment Center医护中心亦宣布正式将HAL用于病人的医疗复健。