3D打印假手，具有更人性化、更精確的觸覺

魔猴君  科技前沿   3小時(shí)前

機(jī)械手假肢，例如由Humanos3D或Psyonic開發(fā)的假肢，已經(jīng)廣為人知。然而，一項(xiàng)新的創(chuàng)新脫穎而出：一種能夠適應(yīng)所抓取物體的假手，從而避免損壞物體或笨拙地處理它們。該假肢由約翰霍普金斯大學(xué)的工程師設(shè)計(jì)，采用3D打印等先進(jìn)技術(shù)，提供更精確、更自然的抓握。

伸手去拿瓶子、球甚至是毛絨玩具可能看起來(lái)微不足道，但對(duì)于截肢者來(lái)說(shuō)，這些日常任務(wù)卻是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。一種新型假肢可以改變這種狀況，通過自動(dòng)調(diào)整其對(duì)所握物體的抓握力。在法國(guó)，有近40,000人失去雙手，因此這種創(chuàng)新至關(guān)重要。這種假肢是如何設(shè)計(jì)的？與其他假肢有何不同？除了對(duì)用戶有用之外，它還可以改變假肢與環(huán)境互動(dòng)的方式。

3D打印、外觀更自然的手部假肢

當(dāng)前的假手很難重現(xiàn)人類觸覺的精細(xì)度，通常過于僵硬或過于靈活，無(wú)法精確操縱物體。這是約翰霍普金斯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士生Sriramana Sankar想要承擔(dān)的挑戰(zhàn)：“從一開始，我們的目標(biāo)就是打造一款手部假肢，我們將根據(jù)人手的物理和感官能力進(jìn)行建模，打造一款功能和感覺都像失去的肢體一樣的更自然的假肢。”他們的野心是什么？為截肢者提供更直觀的工具，使他們能夠精確地抓取物體，同時(shí)也能自由地與親人互動(dòng)，而不必?fù)?dān)心傷害他們。

這種先進(jìn)的假肢采用鉸接手指系統(tǒng)，結(jié)合了柔性材料和剛性的3D打印內(nèi)部骨架。它集成了多個(gè)觸覺傳感器，模仿人類皮膚的感覺，使用戶不僅可以抓住物體，還可以感知其形狀和紋理。手指配有靈活的充氣關(guān)節(jié)，由前臂的肌肉控制，從而提供極高的精度。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)算法處理傳感器信息，重現(xiàn)接近人手的觸覺體驗(yàn)。“我們結(jié)合剛性機(jī)器人和軟機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)來(lái)模仿人手，”Sriramana Sankar解釋道?！叭耸旨炔皇峭耆珓傂缘?，也不是純粹靈活的：它是一個(gè)混合系統(tǒng)，有骨骼、靈活的關(guān)節(jié)和組織協(xié)同工作。這就是我們想要通過假手實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。”

為了讓佩戴假肢的人能夠感受到他們抓住的物體，假肢必須包含傳感器、將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成神經(jīng)信號(hào)的系統(tǒng)以及刺激神經(jīng)的方法。該技術(shù)受生物功能的啟發(fā)，利用前臂的肌肉信號(hào)激活假肢，從而提供類似于神經(jīng)系統(tǒng)的觸覺。盡管混合機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步前景廣闊，但仍需要改進(jìn)以最大限度地發(fā)揮其有效性。

編譯整理：3dnatives