HAL
Urządzenie łączy w sobie najnowsze osiągnięcia w dziedzinach: mechaniki, elektroniki, bioniki i robotyki - wchodzących obecnie w zakres cybernetyki.
Został zaprojektowany i zbudowany przez japońskiego inżyniera - prof. Yoshiyuki Sankaiego z Uniwersytetu Sukuba. Zrobotyzowany szkielet zewnętrzny nałożony na człowieka, daje mu dodatkową siłę i wytrzymałość. Człowiek który normalnie byłby w stanie unieść nie więcej niż 100 kg , przy pomocy HALa może zwiększyć tą barierę do 180 kg.
Egzoszkielet ten pomaga ludziom wykonywać zadania wymagające użycia dużej siły, czego normalnie bez zewnętrznej pomocy człowiek nie byłby w stanie dokonać. Został użyty w czasie wyprawy dwojga ludzi na jeden ze szczytów gór w Szwajcarii. Jednym nich był Seiji Uchidas - sparaliżowany od pasa w dół, który był niesiony przez 33-letniego, doświadczonego alpinistę - Kena Noguchiego wyposażonego w nowoczesny szkielet zewnętrzny.
W obecnej wersji HAL to jeden z najnowocześniejszych systemów zwiększających siłę człowieka na świecie. Posiada wiele rodzajów czujników, m.in. czujniki zmiany kąta położenia, czujniki bioelektryczne, czujniki nacisku na podłoże oraz inne, monitorujące stan urządzenia i operującego go człowieka. W tylnej części robota znajdują się napędy, system pomiarowy, komputer, bezprzewodowa sieć LAN i zasilanie. Dzięki bateriom przymocowanym na poziomie talii, HAL jest kompletnym zrobotyzowanym systemem zdolnym do noszenia przez człowieka.
Dodatkowo HAL posiada hybrydowe systemy kontroli, składające się z autonomicznego kontrolera do regulacji postawy oraz kontrolera siły działającego na podstawie biologicznego sprzężenia zwrotnego i generującego przewidywany sygnał sprzężenia do przodu.
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.
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.
Egzoszkielet jest przeznaczony do wspomagania ruchu ludzi starszych. Schorowany człowiek w takim kostiumie jest w stanie samodzielnie przemieszczać się niewielkim nakładem sił, a nawet wykonywać prace domowe, nie narażając się na częste upadki.
Źródło: Cybernetic Laboratory
