3D打印假手，具有更人性化、更精確的觸覺

魔猴君  科技前沿   21天前

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。”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。”

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