Robot do chodzenia - najnowszy japoński wynalazek

Na światowej wystawie Expo 2005 w Japonii w ramach pokazów prototypów robotów, które będą się odbywać w dniach 9-19 czerwca 2005 r., zaprezentowane zostanie urządzenie HAL (Hybrid Assistive Limb), które pozwala chodzić, a nawet podnosić ciężkie przedmioty osobom sparaliżowanym.

Foto: http://www.tsukuba.ac.jp/koho/press/040707robot.html

Zobacz duży obrazek

Aparat HAL stworzony został przez Yoshiyuki Sankai z Uniwersytetu w Tskuba (Japonia). Prace nad nim trwały 10 lat. HAL jest połączeniem mechaniki, elektroniki i robotyki. Wyglądem przypomina rusztowanie, które osoba, mająca problemy z poruszaniem się, zakłada na siebie. Robocza nazwa, która przyjęła się wśród inżynierów, to egzoszkielet - zewnętrzny stelaż podtrzymujący ciało.

Jak to działa? - czyli wystarczy pomyśleć

HAL, oprócz utrzymywania ludzkiego ciała w pozycji wyprostowanej, posiada również możliwość chodzenia razem z użytkownikiem. Dzieje się tak za pomocą elektrycznych silniczków, które przymocowane są do rusztowania na nogach, biodrach i kolanach. Dodatkowo na pasie użytkownika zawieszone są akumulatory zasilające, a w plecaku znajduje się komputer zawiadujący całością systemu.

Foto: http://sanlab.kz.tsukuba.ac.jp/HAL/RT2002.html

Do prawidłowego działania aparatu konieczne jest odczytywanie zamiarów użytkownika - czyli informacje dotyczące tego, w którą stronę i jak szybko chce on iść oraz czy trzeba wejść po schodach, czy z nich zejść. Zebranie wszystkich tych informacji możliwe jest dzięki specjalnym czujnikom przymocowanym do skóry na nogach użytkownika HALa. Odbierają one zmiany pola elektrycznego, co jest skutkiem wysyłania przez mózg poleceń do mięśni. Następnie, na podstawie tych impulsów, komputer podejmuje decyzję, który z silników uruchomić.

Cały ten skomplikowany proces rejestrowania, przesyłania, analizy oraz uruchamiania odpowiedniego silnika zajmuje jedynie ułamek sekundy, a konstruktor twierdzi nawet, że system ten działa szybciej niż prawdziwe mięśnie człowieka.

Najtrudniejszy pierwszy krok

Uruchamianie urządzenia następuje automatycznie, kiedy osoba używająca go postawi pierwszy krok. Zostaje wtedy przeprowadzona komputerowa analiza postawy użytkownika, jego stylu chodzenia, jak i tego, które mięśnie działają sprawnie, a które należy wesprzeć mechanicznie. W chwilę później HAL przystosowuje się do indywidualnego stylu danej osoby i zaczyna wspomagać jej poruszanie się.

Aparatem tym zainteresowane są przede wszystkim osoby niepełnosprawne np. z uszkodzeniem rdzenia kręgowego, wynalazek jest dla nich nadzieją na normalne poruszanie się. Konstruktor Y. Sankai w rozmowie z magazynem "New Scientist" poinformował, że otrzymał bardzo dużo zgłoszeń od osób chorych, które zainteresowane są testowaniem aparatu. Waży on w obecnej wersji około 22 kilogramów, jednak osoba, która go używa, zupełnie nie odczuwa tego ciężaru - jest to raczej coś w stylu jazdy na robocie niż jego noszenie - twierdzi Y. Sankai w rozmowie z "New Socientist". HAL nie jest również robotem przemysłowym ani kolejną domową zabawką, ale - zdaniem konstruktora - zupełnie nowym pomysłem na to, jak będą wyglądać w przyszłości relacje między robotami i ludźmi.

Urządzenie ma się pojawić w sprzedaży już po koniec 2005 roku. Cena ma wynosić blisko 2 miliony jenów, co daje około 19 tysięcy dolarów.

Weź mnie na ręce - prototyp HAL 4

W trakcie targów pokazane zostaną najnowsze wersje HAL-a 4. i 5. generacji, które nie tylko umożliwiają chodzenie, ale posiadają też wsporniki dla rąk. Za ich pomocą można podnieść ciężar o około 40 kg cięższy, niż taki, który byłby w stanie podnieść przeciętny człowiek bez pomocy tego urządzenia. Dzięki zastosowaniu miniaturyzacji i bezprzewodowych połączeń udało się również zastąpić plecak miniaturowym komputerem, który z powodzeniem mieści się w kieszonce na pasie. Elektryczne silniki na kolanach i biodrach również zostały poddane miniaturyzacji, co pozwoliło na zmniejszenie wagi całego urządzenia z 22 do 17 kg.

Konstruktor w wywiadzie dla gazety "The Japan Times" informuje, że docelowo planowane jest przekształcenie automatu w taki sposób, aby powstał cienki kombinezon, który będzie można nosić jak bieliznę. Kombinezon taki ma umożliwić użytkownikowi swobodne ruchy a nawet bieganie!

Więcej zdjęć można znaleźć na stronie uniwersytetu w Tsukubie:
http://www.tsukuba.ac.jp/koho/press/040707robot.html
http://sanlab.kz.tsukuba.ac.jp/HAL/

Opracowanie: Kamila Jarmołowska
Źródło: Rzeczpospolita: "Mechaniczne mięśnie", 13 kwietnia 2005