Robotyka w służbie niepełnosprawnym

Robotyka w służbie niepełnosprawnym

Japońska robotyka wydała na świat kolejne dziecko. Urządzenie o nazwie HAL (Hybrid Assistive Limb) stanowi mechaniczny szkielet, który już niebawem umożliwi osobom niepełnosprawnym i starszym poruszanie się, pokonywanie schodów i przenoszenie ciężkich przedmiotów. Egzoszkielet w najnowszej wersji zostanie zaprezentowany w czerwcu na targach, World Expo 2005 w Japonii.

HAL jest efektem ponad 10 lat pracy Yoshiyuki Sankai z Uniwersytetu w Tsukuba. Urządzenie łączy w sobie najnowsze osiągnięcia w dziedzinach: mechaniki, elektroniki, bioniki i robotyki – wchodzących obecnie w zakres cybernetyki. Najbardziej zaawansowany prototyp – HAL 3 – napędzany za pomocą silników elektrycznych jest rodzajem metalowego szkieletu, który zakłada się na nogi. Urządzenie wspomaga naturalne ruchy kończyn i pozwala na poruszanie się z dużo mniejszym wysiłkiem. W plecaku – będącym częścią zestawu – znajduje się komputer wyposażony w łącze bezprzewodowe. Na pasku zamontowane są płaskie akumulatory.

Dwa systemy sterujące współpracują z użytkownikiem ‘stroju’, dzięki czemu może on stać na nogach, przechadzać się lub pokonywać schody. Biocybernetyczny system jest wyposażony w czujniki umożliwiające wykrywanie niewielkich zamian pola elektrycznego. Umieszczone na nogach, wykrywają przez skórę sygnały przekazywane z mózgu do mięśni użytkownika. Dzięki analizie aktywności nerwowej w odpowiednich grupach mięśni jednostka centralna steruje silnikami znajdującymi się na biodrach i na wysokości kolan egzoszkieletu. Translacja sygnałów nerwowych na impulsy sterujące zabiera urządzeniu ułamek sekundy. Konstruktor Yoshiyuki Sankai twierdzi, iż w rzeczywistości jego system działa nieco szybciej niż prawdziwe mięśnie człowieka.

Podczas gdy system biocybernetyczny porusza poszczególne elementy egzoszkieletu, drugi z systemów zapewnia autonomiczną kontrolę silników, co pozwala na skoordynowanie ruchów szkieletu i użytkownika. Całe urządzenie uruchamia się automatycznie, gdy tylko osoba używająca HAL zacznie kroczyć. Komputer sprawdza, w jakiej postawie człowiek stoi i idzie, jaki jest jego styl chodzenia, które mięśnie działają sprawnie, a które wymagają mechanicznego podparcia. Po chwili HAL przystosowuje się do wymagań użytkownika i zaczyna aktywnie wspomagać chodzenie. Działanie obu systemów może być kalibrowane z zależności od indywidualnych potrzeb użytkownika, pozwalając np. na większe wspomaganie jednej z kończyn. To właśnie z tego powodu aparatem interesują się przede wszystkim osoby niepełnosprawne, np. z uszkodzonym rdzeniem kręgowym. Japoński wynalazek pomoże im normalnie się poruszać. Jak przyznał Yoshiyuki Sankai magazynowi "New Scientist", otrzymał on już wiele zgłoszeń od chorych zainteresowanych wypróbowaniem urządzenia. Komercyjna wersja urządzenia ma pojawić się w sprzedaży już pod koniec tego roku. Cena wyniesie może wynieść od 1,5 a 2 milionów jenów, czyli ok. 14 - 19 tysięcy dolarów.

Obecna wersja metalowego szkieletu waży ok. 22 kilogramów, jednak osoba korzystająca z HAL’a zupełnie tego ciężaru nie odczuwa. - To raczej jazda na robocie niż noszenie robota - powiedział Yoshiyuki Sankai. To jest zupełnie nowy pomysł przedstawiający, jak w przyszłości będą wyglądać relacje między robotami i ludźmi - dodał japoński inżynier. Prototypy HAL4 oraz HAL5, które również zostaną zaprezentowane na japońskich targach, będą posiadały dodatkowe stelaże pozwalające na wspomaganie ruchów rąk. Pozwoli to użytkownikowi stroju na podnoszenie do 40 kg więcej niż osoba bez wspomagania. W nowym HAL’u wyeliminowany zostanie plecak, w którym we wcześniejszych modelach znajdowała się część elektronicznego ekwipunku. Dzięki miniaturyzacji i bezprzewodowemu połączeniu komputer zmieścił się w małej kieszonce na pasie. Zminiaturyzowano również elektryczne silniki na kolanach i biodrach, dzięki czemu HAL 4 waży już tylko 17 kilogramów. Konstruktor Yoshiyuki Sankai ma nadzieję, że HAL 5 będzie jeszcze lżejszy.