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HAL (Hybrid Assistive Leg)

HAL 은 츠쿠바 대학의 연구 그룹이 개발하고, 미츠이 물산이나 토쿄도 오타구의 중소기업과 함께 실용화에 임하는 장착형 로보트 슈트이다.

미츠이 물산과 츠쿠바대학은 2003년 8월 20일, 인체에 장착해 보행이나 서 안정도등의 동작을 보조하는 로보트 슈트 「HAL」을 토쿄도 오타구의 중소기업과 제휴해 실용화한다고 발표했다. 고령자나 장애자전용의 복지 기기로서 연내에 시작 모델을 10체 제작해, 실용 평가를 실시한다.

HAL은 츠쿠바대학의 산해 요시노부 교수가 개발했다. 사람이 움직일 때에 피부의 표면을 흐르는 미약한 전기신호를 캐치 해, 착용자의 다음의 행동을 예측해 모터를 구동시키고 동작을 돕는 기능을 한다.

장치는 배터리, 컴퓨터가 들어간 배낭장의 케이스와 허리와 무릎의 부분에 4개의 모터가 붙은 듀랄루민제의 다리로 구성되어 벨트로 양각의 외측에 둔다. 기계의 중량( 약 17킬로)은 장치 자신이 지지하기 (위해)때문에, 착용자는 무게를 느끼지 않는다고 한다.

시작 모델은, 복지 기기의 제조 등에 강점을 가지는 오타구의 중소기업이 제조한다. 미츠이 물산은, 생산체제 어레인지나 지적 재산권의 관리등을 담당. 2004년 4월에는 사업화를 위한 새회사를 설립해, 양산화를 진행시키는 생각. 산해 교수는 완력을 보강하는 상반신 부분의 로보트 슈트도 개발중. 상반신을 더하는 것으로, 재해 구조 등, 이용 분야가 넓어질것으로 예상한다. 판매시에는 11킬로그램에 경량화해, 장래적으로 가격은 100만엔 정도를 목표로 한다.




:: 사용분야

하반신의 근력이 저하한 사람이 시중드는 사람없이 근력보조용으로도 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 정상인이 착용하면 긴 계단이나 급사면을, 편하게 진행한다고 한다. 복지로부터 레저, 공사 현장에서의 부담경감 등, 다양한 분야에서의 실용화가 기대된다. 향후는 소형 경량화에 임해, 의복아래에 착용할 수 있는 사이즈를 목표로 개발중이다.


:: 문의처

(재) 오타구 산업진흥 협회 기업 지원 그룹 사업 팀 담당자：나카야마 카즈히코
(우)144-0035 토쿄도 오타구 미나미카마타 1－20－20
TEL 03-3733-6144 　　FAX 03-3733-6496 　E-mail ： jigyo@pio.or.jp  


:: 특 징

- 2족 보행이나  일하는 동작 등 하체의 동작을 파워 어시스트 하는 일을 목표로 개발된 장치이다.
- 액츄에이터는 프레임의 관절 부분에 장착되어 있어 파워 어시스트를 실시할 수 있다.
- HAL의 프레임은 신체의 외측에 골격을 가지고 있다.  
- 가랑이 관절과 슬관절의 관절 각도를 계측 하기 위해서 모터에 로터리 인코더가 장착되고 있다.
- 근육으로부터 발생하는 근육전기 전위를 계측하기 위한 관계 전위 센서를 장착.
- 액츄에이터의 최대 토르크는 첫 시작에 필요한 토르크가 되어 있다.
- 컴퓨터, 모터 드라이버, 계측 회로, 전원 회로는 백 팩내에 수납된다.
- 배터리는 허리부분에 고정되고 단독으로의 이동이 가능해지고 있다.
- 백 팩, 배터리를 포함한 전중량은 23 kg가 된다. 23 kg라고 하면(자) 무겁다고 생각될지도 모르지만, HAL의 프레임이 마루에 접지 하는 것 같은 구조가 되고 있기 위해, 장착자에게는 그만큼 부담이 되지 않게 되어 있다.  


:: 제어 수법

줄기 전위 중심의 제어 방법
사람이 다리를 움직이기 직전, 근육에는, 그 강함에 거의 비례한 줄기 전위라고 하는 신호가 발생한다. 장치는, 허벅지에 단 합계 8개의 센서로 줄기 전위의 변화를 계측 해, 착용자의 움직임을 예측. 그 데이터에 근거해 1보 마다 모터를 움직여 보행을 보조한다. 장점은 사람의 의사에 가까운 움직임을 실시할 수가 있다는 것이고, 단점은 질환을 위해서(때문에) 줄기 전위가 나오지 않는 사람에게는 적용할 수 없다

사전에 프로그램 된 움직임을 재생하는 방법
어느 정도 결정된 움직임을 미리 프로그램 해 두어, 어느 트리거로 그러한 움직임을 재생하는 방법. 예를 들면 첫 시작이면, 의자에 앉은 상태로 가랑이 관절이 있는 각도에 이르면(자), 그것이 트리거가 되어, 슬관절을 똑바로 늘리도록(듯이) 제어한다. 장점은 줄기 전위가 계측 할 수 없는 사람에게도 적용할 수 있다. 단점은어느 정도 사람의 의사에 가까운 동작은 할 수 있지만, 미리 프로그램 되어 있을 필요가 있다.



:: HAL 의 주된 사양

- 외형 치수 : 32(W) X 32(H) X 36(D) cm
- 중       량 : 17~20kg / 판매시 11kg으로 감축예정
- 재       질 : 듀랄루민
- 가  동  부 : 2개의 모터(로터리 인코더 내장)
- 센       서 : 8개의 센서로 근육의 전기변화량 계측
- 배  터  리 : 허리부 수납. 2차 전지 사용, 보행 보조의 경우는 충전없이 4시간 사용가능.
- 특       징 : 컴퓨터, 모터 드라이버, 계측 회로, 전원 회로는 백 팩내에 수납