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3D打印假手,具有更人性化、更精確的觸覺

魔猴君  科技前沿   57天前

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機械手假肢,例如由Humanos3D或Psyonic開發(fā)的假肢,已經廣為人知。然而,一項新的創(chuàng)新脫穎而出:一種能夠適應所抓取物體的假手,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的工程師設計,采用3D打印等先進技術,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微不足道,但對于截肢者來說,這些日常任務卻是一項挑戰(zhàn)。一種新型假肢可以改變這種狀況,通過自動調整其對所握物體的抓握力。在法國,有近40,000人失去雙手,因此這種創(chuàng)新至關重要。這種假肢是如何設計的?與其他假肢有何不同?除了對用戶有用之外,它還可以改變假肢與環(huán)境互動的方式。

 

3D打印、外觀更自然的手部假肢

當前的假手很難重現(xiàn)人類觸覺的精細度,通常過于僵硬或過于靈活,無法精確操縱物體。這是約翰霍普金斯大學生物醫(yī)學工程博士生Sriramana Sankar想要承擔的挑戰(zhàn):“從一開始,我們的目標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?!彼麄兊囊靶氖鞘裁??為截肢者提供更直觀的工具,使他們能夠精確地抓取物體,同時也能自由地與親人互動,而不必擔心傷害他們。

這種先進的假肢采用鉸接手指系統(tǒng),結合了柔性材料和剛性的3D打印內部骨架。它集成了多個觸覺傳感器,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節(jié),由前臂的肌肉控制,從而提供極高的精度。此外,機器學習算法處理傳感器信息,重現(xiàn)接近人手的觸覺體驗。“我們結合剛性機器人和軟機器人的優(yōu)勢來模仿人手,”Sriramana Sankar解釋道。“人手既不是完全剛性的,也不是純粹靈活的:它是一個混合系統(tǒng),有骨骼、靈活的關節(jié)和組織協(xié)同工作。這就是我們想要通過假手實現(xiàn)的目標?!?/span>

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)轉換成神經信號的系統(tǒng)以及刺激神經的方法。該技術受生物功能的啟發(fā),利用前臂的肌肉信號激活假肢,從而提供類似于神經系統(tǒng)的觸覺。盡管混合機器人技術的進步前景廣闊,但仍需要改進以最大限度地發(fā)揮其有效性。

 

編譯整理:3dnatives

   
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