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HAL (動力服)

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HAL（Hybrid Assistive Limb）
2005年展示的HAL 5型動力服原型機
製造廠家Cyberdyne（日語：サイバーダイン）
國家日本
創造年份1995（原型機）
2008（正式發布）
類型動力服
目的醫療 / 搜索及救援
網站cyberdyne.jp

HAL（日語：ハル，全稱：Hybrid Assistive Limb，中譯：混合助力肢體）是一款外骨骼動力服，由日本筑波大學的山海嘉之（日語：山海嘉之）教授創辦的Cyberdyne（日語：サイバーダイン）公司研發[1]。

原理及設計

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HAL本質上是一種捆綁於身體的行走用機器人。當一個人正要試圖行走時，大腦會通過神經向肌肉發送電生理信號，而在人體的皮膚表面上能夠微弱地探測到這種電信號。一旦使用者體表上的傳感器捕捉到這種信號，HAL的伺服系統便會被激活，增強行走的強度與穩定性[2]。HAL配有兩套動作控制系統用於自動強化使用者的動作，分別是由用戶動作激活的「生化電子自主控制系統」（英語：Cybernic Voluntary Control，CVC）和自動運作的「生化電子自主控制系統」（英語：Cybernic Autonomous Control，CAC）[3][4][5]。

開發

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1995年，山海嘉之製造了HAL的原型機，並藉此創立了「生化電子（日語：サイバニクス）」（英語：Cybernics）學科。生化電子是涉及仿生學、電子學和物理學的跨學科技術，旨在研發輔助人體運動的智能裝置[6]。

2001年，山海嘉之與同為日本筑波大學教授的三階吉行製造出了全身用型HAL的第三版原型機，可以為腿部無力的使用者提供腿部助力，並使其能夠抬起100公斤的重物。然而，該版HAL僅是電池便重達22公斤，使用時需連接到一台電腦上，且需要額外兩人協助才可穿戴。與之相比，最新版本的HAL 5原型機整體重23公斤，且控制電腦內置在動力服上[7]。

2004年6月，山海嘉之創立了Cyberdyne公司，作為其旗艦產品的HAL於2005年首次亮相於愛知世博會[7]。

2006年，HAL 5獲得日本設計振興會（日語：日本デザイン振興会）頒發的優良設計獎金獎[8]。

2008年，HAL正式發布，向日本的醫療機構開放租借。截至2012年10月，已有逾300套HAL租借給130家醫療結構與養老院，月租金為2000美元[9]。

HAL目前主要分為兩種型號，下肢用型的HAL 3，及全身用型的HAL 5[2]。

使用情況

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HAL主要面向身體障礙者及老年人開發，租借給醫療機構和養老院；亦有面向體力勞動者開發的版本，用於建築施工或災害救援等[10]。有研究表明，HAL與特別設計的康復遊戲配合使用，有助於身體障礙兒童的行走訓練[11][12]。另有研究表明，結合了HAL的療法有助於脊髓損傷以及中風的恢復[13]。

在2011年的消費電子展上，美國聯邦政府表達了對HAL的採購意願[14]。2011年3月，Cyberdyne公司推出了面向身體障礙者、康復機構以及工場工人的下肢用型HAL，即HAL 3[15]。2011年11月，日本政府指定HAL作為福島第一核電廠事故的清理用器械[16]，隨後在2012年10月於東京舉辦的日本機器人周展覽會上，Cyberdyne展示了專為福島第一核電廠事故的清理工作而設計的特別版HAL[17]。2013年3月，十家日本的醫院為應用於醫療用途的HAL 3進行了臨床試驗[18]。2014年，日本建設公司大林組開始在建築施工中使用HAL[19]。

醫療認證

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2012年12月，HAL獲得保險商實驗室頒發的ISO 13485認證[20]。2013年8月，HAL獲得歐洲合格認證，成為首個被准許在歐洲使用的醫用外骨骼動力服產品[21][22]。2014年11月，HAL獲得ISO/DIS 13482認證，成為全球首個獲得安全認證的外骨骼動力服產品[23]。

2018年3月，美國食品和藥品管理局正式批准HAL用於醫療復健領域[24]，佛羅里達州的Brooks Cybernic Treatment Center醫護中心亦宣布正式將HAL用於病人的醫療復健[25]。

參考來源

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  1. ^ 映画「ターミネーター4」マックG監督×サイバーダイン・山海教授インタビュー～日本マスコミ独占フッテージ映像で判明した情報もレポート!. Robot Watch. 2009-03-19 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Denis Bedoya. These therapeutic ‘cyborg legs’ help people learn to walk again. Infosurhoy. 2018-03-03 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2018-03-04）. 
  3. ^ Intention-based walking support for paraplegia patients with Robot Suit HAL. Advanced Robotics. 2007, vol. 21, pp1441-1469. (Taylor & Francis). 2007 [2018-03-05]. doi:10.1163/156855307781746061. （原始內容存檔於2019-10-17）. 
  4. ^ Pilot study of locomotion improvement using hybrid assistive limb in chronic stroke patients. BMC Neurology. 2013, vol. 13, p141. BMC. 2013 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2015-09-27）. 
  5. ^ Research Program Cybernics University of Tsukuba. Global COE Program, Cybernics. University of Tsukuba. 2007-04-01 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2014-10-27）. 
  6. ^ Program Overview. 筑波大學. [2018-03-05]. （原始內容存檔於2014-10-27）. 
  7. ^ 7.0 7.1 allenxu. Cyberdyne，它创造了全球首个获得安全认证的外骨骼机器人. 搜狐. 2016-01-24 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  8. ^ Robot Suit HAL-5. GOOD DESIGN AWARD. 2006-06-09 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  9. ^ Rick Wallace. Robots to the rescue as an aging Japan looks for help. THE AUSTRALIAN. 2012-10-13 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2017-10-28）. 
  10. ^ 世界初のサイボーグ型ロボット「HAL®」. Cyberdyne. [2018-03-05]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  11. ^ Computers for the Development of Young Disabled Children – Introduction to the Special Thematic Session. ACM.org. 2002 [2018-03-05]. 
  12. ^ Influence of Virtual Reality Soccer Game on Walking Performance in Robotic Assisted Gait Training for Children. AbleData.com. 2010-04-01 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2013-10-18）. 
  13. ^ Current scientific studies to exoskeleton therapy with Hybrid Assistive Limb. WALK AGAIN Center. [2018-03-05]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  14. ^ CES Spotlight: Japanese Robot Exoskeletons. 2011-01-12 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2013-01-23）. 
  15. ^ Cyberdyne demos lower-body HAL exoskeleton for helping the disabled, not eradicating mankind (video). 2011-03-15 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2019-06-21）. 
  16. ^ Robotic Exoskeletons from Cyberdyne Could Help Workers Clean Up Fukushima Nuclear Mess. Scientific American. 2011-11-09 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2011-12-13）. 
  17. ^ New HAL Exoskeleton: Brain-Controlled Full Body Suit to Be Used In Fukushima Cleanup. Neurogadget.com. 2012-10-18 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2012-10-21）. 
  18. ^ Hospitals to test robot suit to help patients walk. The Asahi Shimbun. 9 February 2013 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2013-02-13）. 
  19. ^ Smart walkers lead the way for Japanese elder-care robots. ITWorld.com. 16 October 2014 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2018-06-20）. 
  20. ^ The design, manufacture and servicing of wearable lower limb exoskeleton devices for rehabilitation and physical training (pdf). Underwriters Laboratories. 2012-12-11 [2018-03-05]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-01-16）. 
  21. ^ TÜV Rheinland Issues EC certificate for Cyberdyne’s Medical Robot Suit HAL®. TÜV Rheinland. 2013-08-07 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  22. ^ Global Companies from Japan. Weekly Toyo Keizai. 2013-09-14 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2014-07-29）. 
  23. ^ 品質安全基準の国際規格によってパワードスーツも家電への一歩を踏み出すことに 世界初、パワードスーツの「HAL」にISO認定. ASCII.jp. 2014-11-12 [2015-02-02]. （原始內容存檔於2014-12-31）. 
  24. ^ Tylor Lee. HAL Exoskeletons From Japan Will Be Coming To The US. ubergizmo. 2018-03-05 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2021-01-16）. 
  25. ^ Bob Allen. Revolutionary Robotic Treatment For Patients With Spinal Cord Injuries Now Available In United States. The Daily Telescope. 2018-03-03 [2018-03-05]. （原始內容存檔於2018-03-04）. 
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