El Hybrid Assistive Limb (también conocido como HAL ) es un exoesqueleto blando y motorizado desarrollado por la Universidad Tsukuba de Japón y la empresa de robótica Cyberdyne . Está diseñado para apoyar y ampliar las capacidades físicas de sus usuarios, en particular las personas con discapacidades físicas. Hay dos versiones principales del sistema: HAL 3, que solo proporciona la función de las piernas, y HAL 5, que es un exoesqueleto de cuerpo completo para los brazos, las piernas y el torso.
En 2011, Cyberdyne y la Universidad de Tsukuba anunciaron conjuntamente que las pruebas hospitalarias del traje HAL completo comenzarían en 2012, y que las pruebas continuarían hasta 2014 o 2015. [1] En octubre de 2012, los trajes HAL estaban en uso en 130 instituciones médicas diferentes en todo Japón. [2] En febrero de 2013, el sistema HAL se convirtió en el primer exoesqueleto motorizado en recibir la certificación de seguridad global. [3] En agosto de 2013, HAL recibió la certificación CE para uso clínico en Europa como el primer robot de tratamiento médico no quirúrgico del mundo. [4] [5] Además de sus aplicaciones médicas, el exoesqueleto HAL se ha utilizado en trabajos de construcción y respuesta a desastres. [6] [7]
El primer prototipo de HAL fue propuesto por Yoshiyuki Sankai , profesor de la Universidad de Tsukuba. Fascinado por los robots desde que estaba en tercer grado, Sankai se había esforzado por hacer un traje robótico para "apoyar a los humanos". [8] En 1989, después de recibir su doctorado en robótica, comenzó el desarrollo de HAL. Sankai pasó tres años, de 1990 a 1993, mapeando las neuronas que gobiernan el movimiento de las piernas. Él y su equipo tardaron cuatro años más en hacer un prototipo del hardware. [9]
El tercer prototipo de HAL, desarrollado a principios de la década de 2000, estaba conectado a un ordenador. Su batería pesaba casi 22 kilogramos y necesitaba dos ayudantes para ponérsela, lo que la hacía muy poco práctica. En cambio, el modelo HAL-5 posterior pesa solo 10 kilogramos y tiene la batería y el ordenador de control sujetos a la cintura.
Cyberdyne comenzó a alquilar el traje HAL para fines médicos en 2008. Para octubre de 2012, más de 300 trajes HAL estaban en uso en 130 instalaciones médicas y hogares de ancianos en todo Japón. El traje está disponible para alquiler institucional, solo en Japón, por una tarifa mensual de US$2000. [2] En diciembre de 2012, Cyberdyne recibió la certificación ISO 13485 , un estándar de calidad internacional para el diseño y fabricación de dispositivos médicos, por Underwriters Laboratories . [10] A fines de febrero de 2013, el traje HAL recibió un certificado de seguridad global, convirtiéndose en el primer exoesqueleto motorizado en obtenerlo. [3] En agosto de 2013, el traje recibió un certificado CE, lo que permite su uso para fines médicos en Europa como el primer robot de tratamiento médico de su tipo. [4] [5]
Cuando una persona intenta mover su cuerpo, se envían señales nerviosas desde el cerebro a los músculos a través de las neuronas motoras, moviendo el sistema musculoesquelético . Cuando esto sucede, se pueden detectar pequeñas bioseñales en la superficie de la piel. El traje HAL registra estas señales a través de un sensor adherido a la piel del usuario. En función de las señales obtenidas, la unidad de potencia mueve la articulación para apoyar y amplificar el movimiento del usuario. El traje HAL posee un sistema de control cibernético que consta tanto de un "sistema de control voluntario" activado por el usuario conocido como Control Voluntario Cibernético (CVC) y un "sistema de control autónomo robótico" conocido como Control Autónomo Cibernético (CAC) para el apoyo automático del movimiento. [11] [12] [13]
El diseño de HAL se destaca por su cuerpo y marco suaves , y la comodidad y la facilidad de uso se citan como posibles beneficios de esta falta de un cuerpo rígido. [14]
HAL está diseñado para ayudar a personas discapacitadas o mayores en sus tareas diarias, pero también se puede utilizar para apoyar a los trabajadores con trabajos físicamente exigentes, como rescate en caso de desastres o construcción. HAL es utilizado principalmente por pacientes discapacitados en hospitales y se puede modificar para que los pacientes puedan utilizarlo para la rehabilitación a largo plazo. Además, los estudios científicos han demostrado que, en combinación con juegos terapéuticos especialmente creados, los exoesqueletos motorizados como el HAL-5 pueden estimular las actividades cognitivas y ayudar a los niños discapacitados a caminar mientras juegan. [15] [16] Otros estudios científicos han demostrado que la terapia HAL se puede utilizar de manera eficaz para la rehabilitación después de una lesión de la médula espinal o un accidente cerebrovascular . [17]
Durante el Consumer Electronics Show de 2011 , se anunció que el gobierno de los Estados Unidos había expresado interés en comprar trajes HAL. [18] En marzo de 2011, Cyberdyne presentó una versión HAL con piernas solamente para personas con discapacidades, profesionales de la salud y trabajadores de fábricas. [19] En noviembre de 2011, HAL fue seleccionado para ser utilizado en trabajos de limpieza en el sitio del accidente nuclear de Fukushima . [20] Durante la exposición Japan Robot Week en Tokio en octubre de 2012, se presentó una versión rediseñada de HAL, diseñada específicamente para la limpieza de Fukushima. [7] En marzo de 2013, diez hospitales japoneses realizaron pruebas clínicas del nuevo sistema HAL con piernas solamente. [21] A fines de 2014, los exoesqueletos HAL modificados para uso en construcción entraron en servicio con el contratista de construcción japonés Obayashi Corporation . [6]
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