What‘s HAL®? 世界初のサイボーグ型ロボット「HAL®」

HAL®(Hybrid Assistive Limb®)は、
身体機能を改善・補助・拡張・再生することができる、
世界初のサイボーグ型ロボットです。

身体にHAL®を装着することで、
人」機械」情報を融合させ、
身体の不自由な方をアシストしたり、
いつもより大きなチカラを出したり、
さらに、脳・神経系への運動学習を促すシステムです。

※ WIPO(世界知的所有権機関)にて、本国際特許はNotable Inventionに認定されました。

HAL®の動作原理

01.THINK

まずは、「歩きたい」と考えること

人が身体を動かすとき、まずは脳でその動作を考えることからはじまります。歩きたい」考えることで、脳は神経を通して必要な信号を、その動作に必要な筋肉へ送り出していくのです。

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脳から各筋肉まで送り届けられる信号のスピードは 、約150〜400km/h。その速さは新幹線のスピードをはるかに超えています。その高速な信号を瞬時に理解することが、HAL®の技術にはかかせません。

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02.SEND

信号を受け取り、筋肉が動く

健常者の身体では、脳から送られた信号を、それぞれの筋肉が受け取ることで、考えた動作に合わせて必要なチカラの分だけ筋肉を動かすことができます。

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歩く」いう複雑な身体の動きを実現するため、脳は全身から得られるさまざまな情報をもとに、いくつもの筋肉を常にコントロールしています。この原理に着目して開発されたのが、HAL®なのです。

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03.READ

信号を、HAL®が読み取る

脳から神経を通じて筋肉へ送られた信号は、非常に微弱な信号“生体電位信号”として、皮膚表面から漏れ出してきます。HAL®は独自に開発したセンサーを皮膚に貼り付けるだけで、その“生体電位信号”を読み取ることができます。その他、さまざまな情報を組み合わせて、装着者がどのような動作をしたいと考えているのかを、HAL®は認識しているのです。

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皮膚から漏れ出る“生体電位信号”は非常に微弱な信号です。
乾電池が生み出す電圧と比較すると、約1/1,000〜1/100,000。
その弱い信号を読み取れるため、HAL®は関節が曲がらないほどの小さな動作も見逃しません。

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04.MOVE

思いどおりに、HAL®が動く

HAL®は認識した動作に合わせて、パワーユニットをコントロールします。それによって装着者の意思に沿った動きをアシストしたり、普段より大きなチカラを出すことが可能になります。

※HAL®は“生体電位信号”を検出し、人の思いどおりに動作する「サイバニック随意制御システム」と、“生体電位信号”を検出できなくても、人のような動作を実現する「サイバニック自律制御システム」の2つを混在させることで、装着者の動作をアシストします。この技術こそが、HAL®のベースとなる先進テクノロジーなのです。

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脳で考えて筋肉をコントロールし、関節が動き出すまでの速さは非常に高速です。
しかし、HAL®も同じようにさまざまな情報を瞬時に処理し、すばやくパワーユニットをコントロールすることができます。
体が動き出すのと同時にHAL®が動作するため、装着者の動きのアシストを行うことができるのです。

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05.FEEDBACK

脳が、動きを学習する

人の身体を動かすメカニズムは、筋肉を動かすだけにとどまりません。脳は実際に体が、どういう信号でどのように動作したか、確認を行います。HAL®を用いて“歩く”という動作を適切にアシストしたとき、“歩けた!”という感覚のフィードバックが脳へ送られます。
これにより脳は“歩く”ために必要な信号の出し方を少しずつ学習することができるのです。これこそが、例えば足の不自由な方がHAL®なしでも歩くことができるための、「大事な一歩」につながっていくのです。

動作に対する正解を脳に教えてあげることのできる唯一のロボット、それがHAL®なのです。

HAL®の応用分野

HAL®は、福祉や医療分野の動作支援、
工場での重作業支援、災害現場での
レスキュー活動支援など、幅広い応用が
期待されています。

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