طرف مساعد هجين

الطرف المساعد الهجين (المعروف أيضًا باسم HAL ) هو بدلة هيكل خارجي مرنة تعمل بالطاقة ، طُوّرت بالتعاون بين جامعة تسوكوبا اليابانية وشركة سايبرداين للروبوتات . صُمّم هذا الطرف لدعم وتعزيز القدرات البدنية لمستخدميه، وخاصةً ذوي الإعاقة. يتوفر النظام بنسختين رئيسيتين: HAL 3، الذي يوفر وظيفة الساقين فقط، وHAL 5، وهو هيكل خارجي كامل للجسم يشمل الذراعين والساقين والجذع.

في عام ٢٠١١، أعلنت شركتا سايبرداين وجامعة تسوكوبا معًا عن بدء التجارب السريرية لبدلة HAL الكاملة في المستشفيات عام ٢٠١٢، على أن تستمر الاختبارات حتى عام ٢٠١٤ أو ٢٠١٥. ^{[ ١ ]} وبحلول أكتوبر ٢٠١٢، كانت بدلات HAL قيد الاستخدام في ١٣٠ مؤسسة طبية مختلفة في جميع أنحاء اليابان. ^{[ ٢ ]} وفي فبراير ٢٠١٣، أصبح نظام HAL أول هيكل خارجي آلي يحصل على شهادة سلامة عالمية. ^{[ ٣ ]} وفي أغسطس ٢٠١٣، حصل HAL على شهادة المفوضية الأوروبية للاستخدام السريري في أوروبا كأول روبوت طبي غير جراحي في العالم. ^{[ ٤ ] [ ٥ ]} بالإضافة إلى تطبيقاته الطبية، استُخدم الهيكل الخارجي HAL في أعمال البناء والاستجابة للكوارث. ^{[ ٦ ] [ ٧ ]}

اقترح يوشيوكي سانكاي ، الأستاذ بجامعة تسوكوبا، النموذج الأولي الأول لـ HAL. كان سانكاي مفتونًا بالروبوتات منذ الصف الثالث الابتدائي، وسعى جاهدًا لصنع بدلة روبوتية "لدعم البشر". ^{[ 8 ]} في عام 1989، وبعد حصوله على درجة الدكتوراه في علم الروبوتات، بدأ بتطوير HAL. أمضى سانكاي ثلاث سنوات، من عام 1990 إلى عام 1993، في رسم خريطة للخلايا العصبية التي تتحكم في حركة الساق. واستغرق الأمر منه ومن فريقه أربع سنوات إضافية لصنع نموذج أولي للجهاز. ^{[ 9 ]}

كان النموذج الأولي الثالث من جهاز HAL، الذي طُوّر في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، مُلحقًا بجهاز كمبيوتر. بلغ وزن بطاريته وحدها حوالي 22 كيلوغرامًا (49 رطلاً)، وكان يتطلب شخصين لمساعدته في ارتدائه، مما جعله غير عملي للغاية. في المقابل، يزن طراز HAL-5 اللاحق 10 كيلوغرامات فقط (22 رطلاً) ، ويتم تثبيت بطاريته وجهاز التحكم الخاص به حول خصر المستخدم.  

بدأت شركة سايبرداين بتأجير بدلة HAL للأغراض الطبية في عام 2008. وبحلول أكتوبر 2012، كان أكثر من 300 بدلة HAL قيد الاستخدام في 130 منشأة طبية ودار رعاية في جميع أنحاء اليابان. البدلة متاحة للتأجير المؤسسي في اليابان فقط، مقابل رسوم شهرية قدرها 2000 دولار أمريكي. ^{[ 2 ]} في ديسمبر 2012، حصلت سايبرداين على شهادة ISO 13485 - وهي معيار جودة دولي لتصميم وتصنيع الأجهزة الطبية - من مختبرات Underwriters Laboratories . ^{[ 10 ]} في أواخر فبراير 2013، حصلت بدلة HAL على شهادة سلامة عالمية، لتصبح أول هيكل خارجي آلي يحصل على هذه الشهادة. ^{[ 3 ]} في أغسطس 2013، حصلت البدلة على شهادة المفوضية الأوروبية، مما يسمح باستخدامها للأغراض الطبية في أوروبا كأول روبوت علاج طبي من نوعه. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

عندما يحاول الشخص تحريك جسمه، تُرسل إشارات عصبية من الدماغ إلى العضلات عبر الخلايا العصبية الحركية، مما يؤدي إلى تحريك الجهاز العضلي الهيكلي . عند حدوث ذلك، يمكن رصد إشارات حيوية دقيقة على سطح الجلد. يسجل بدلة HAL هذه الإشارات من خلال مستشعر مُثبّت على جلد مرتديها. بناءً على الإشارات المُستقبلة، تُحرّك وحدة الطاقة المفصل لدعم حركة مرتدي البدلة وتضخيمها. تمتلك بدلة HAL نظام تحكم سيبراني يتكون من نظام تحكم إرادي يُفعّله المستخدم، يُعرف باسم التحكم الإرادي السيبراني (CVC)، ونظام تحكم آلي ذاتي يُعرف باسم التحكم الذاتي السيبراني (CAC) لدعم الحركة تلقائيًا. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

يتميز تصميم HAL بهيكله وإطاره المرن، حيث يُشار إلى الراحة وسهولة الاستخدام كفوائد محتملة لهذا النقص في الهيكل الصلب. ^{[ 14 ]}

صُمم جهاز HAL لمساعدة الأشخاص ذوي الإعاقة وكبار السن في مهامهم اليومية، ويمكن استخدامه أيضًا لدعم العمال في الأعمال الشاقة بدنيًا، مثل عمليات الإنقاذ في حالات الكوارث أو البناء. يُستخدم جهاز HAL بشكل أساسي من قبل المرضى ذوي الإعاقة في المستشفيات، ويمكن تعديله ليتمكن المرضى من استخدامه في إعادة التأهيل على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الدراسات العلمية أنه بالاشتراك مع ألعاب علاجية مصممة خصيصًا، يمكن للهياكل الخارجية الآلية مثل HAL-5 تحفيز الأنشطة الإدراكية ومساعدة الأطفال ذوي الإعاقة على المشي أثناء اللعب. ^{[ 15 ] [ 16 ]} كما أظهرت دراسات علمية أخرى أن علاج HAL فعال في إعادة التأهيل بعد إصابات الحبل الشوكي أو السكتة الدماغية . ^{[ 17 ]}

خلال معرض الإلكترونيات الاستهلاكية لعام 2011 ، أُعلن أن حكومة الولايات المتحدة أبدت اهتمامًا بشراء بدلات HAL. ^{[ 18 ]} في مارس 2011، قدمت شركة Cyberdyne نسخة من HAL مخصصة للأرجل فقط، مصممة خصيصًا لذوي الإعاقة والعاملين في مجال الرعاية الصحية وعمال المصانع. ^{[ 19 ]} في نوفمبر 2011، تم اختيار HAL لاستخدامه في أعمال التنظيف في موقع حادثة فوكوشيما النووية . ^{[ 20 ]} خلال معرض أسبوع الروبوتات الياباني في طوكيو في أكتوبر 2012، عُرضت نسخة مُعاد تصميمها من HAL، مصممة خصيصًا لأعمال تنظيف فوكوشيما. ^{[ 7 ]} في مارس 2013، أجرت عشرة مستشفيات يابانية اختبارات سريرية على نظام HAL الأحدث المخصص للأرجل فقط. ^{[ 21 ]} في أواخر عام 2014، دخلت الهياكل الخارجية HAL المُعدلة للاستخدام في البناء الخدمة لدى شركة المقاولات اليابانية أوباياشي . ^{[ 6 ]}

• أطلس (روبوت) ، روبوت بشري مصمم للبحث والإنقاذ
• إكسو بيونيكس
• إعادة المشي
• الهيكل الخارجي لجامعة فاندربيلت

• الموقع الرسمي (باللغتين الإنجليزية واليابانية)
• "صعود الروبوتات الجسدية" . مجلة IEEE Spectrum . أكتوبر 2005. مؤرشف من الأصل في 4 مايو 2009. تم الاطلاع عليه في 18 فبراير 2013 .
• مركز المشي مجدداً – مركز تدريب هال