Open Bionics 3D打印假手，可在英國診所使用，F(xiàn)DA注冊(cè)售價(jià)119英鎊起

2018年12月13日，最近南極熊與“展翼計(jì)劃”聯(lián)合發(fā)起的3D打印假肢公益周活動(dòng)正在如火如荼的開展，得到了3D打印行業(yè)內(nèi)外和公益認(rèn)識(shí)的廣泛關(guān)注。同時(shí)，南極熊也在搜羅來自全球的3D打印假肢資料，希望能夠不斷改進(jìn)和完善“展翼計(jì)劃”所輸出的假肢，讓更多小朋友能夠改變自己的人生。

Open Bionics是一家英國的公司，該公司所開發(fā)的英雄手臂是世界上第一個(gè)經(jīng)過臨床測(cè)試，醫(yī)學(xué)認(rèn)證和FDA注冊(cè)的3D打印仿生手臂。 現(xiàn)在可在英國的假肢診所使用。 能夠?qū)崿F(xiàn)抓，捏，擊掌，拳頭，豎起大拇指。

許多需要假肢的人（特別是兒童）都有心理障礙，所以大多數(shù)假肢制造商都把假肢做得盡可能真實(shí)。Open Bionics有不同的看法：需要假肢的兒童可以重塑自己，而且這種改造的范圍十分廣泛。當(dāng)然，一些孩子會(huì)想要接近真實(shí)的假肢，但其他人可能完全相反 —— 他們想成為超級(jí)英雄。

Open Bionics的創(chuàng)始人Samantha Payne說，她公司的3D打印的超級(jí)英雄風(fēng)格的的假肢很受孩子們的喜歡，孩子們很高興能成為他們偶像。Open Bionics的設(shè)計(jì)靈感來源于“冰雪奇緣”，“鋼鐵俠”，“星球大戰(zhàn)”等超級(jí)英雄電影，截肢的孩子不用再感到自卑，取而代之的是與眾不同的優(yōu)越感。 “

先進(jìn)，直觀，實(shí)惠

英雄手臂是有史以來最實(shí)惠的仿生手臂，價(jià)格不到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的一半。 每個(gè)英雄臂都是定制的，可用于年僅9歲的上肢截肢者。

專為您設(shè)計(jì)
每個(gè)英雄手臂都是定制的。 它既舒適，又可調(diào)節(jié)，透氣，這意味著它可以輕松安裝和卸下，同時(shí)為您提供最佳的貼合性。

直觀而輕松

使用英雄手臂，技術(shù)觸手可及。英雄手臂內(nèi)的特殊傳感器可以檢測(cè)肌肉運(yùn)動(dòng)，這意味著您可以毫不費(fèi)力地控制您的仿生手，具有直觀的逼真精確度。

輕巧，強(qiáng)大，強(qiáng)大

即使英雄手臂由太空級(jí)電機(jī)，先進(jìn)的軟件和持久耐用的電池供電，它重量輕，超級(jí)時(shí)尚。 英雄臂感覺就像是你的一部分，而且它也很強(qiáng)大，能夠提起8公斤重的物體。

英雄手臂的特點(diǎn)：

Hero Arm是由肌肉控制的動(dòng)力仿生手 - 世界上第一個(gè)經(jīng)過醫(yī)學(xué)認(rèn)證的3D打印仿生手。
Open Bionics可以為您提供一體化的定制假體。
透氣通風(fēng) - 可提高舒適度。
易于清潔 - 可拆卸使您可以輕松護(hù)理假肢。
動(dòng)態(tài) - 可在各種條件下提供舒適的佩戴。
長電池壽命使您無需插入和充電即可全天使用。
多把手多功能性 -  Hero Arm具有多個(gè)易于選擇的夾具，可提供出色的用戶控制。
凍結(jié)模式 - 手可以保持在靜止位置，不會(huì)有任何麻煩，可靠的抓握，例如 用于拿著杯子。

燈光，聲音和振動(dòng) - 一整套工具，可以為您提供有關(guān)仿生手狀態(tài)的反饋。
重量輕 - 整個(gè)假體重量不到1千克。
定制封面 - 展現(xiàn)你的風(fēng)格; 不同的服裝有不同的外觀。
可伸展的手腕 -  將手腕旋轉(zhuǎn)180度。
實(shí)惠的價(jià)格 -  Hero Arm是最實(shí)惠的仿生手。
8歲及以上 - 這是第一次為孩子們提供多握式肌電！
比例控制 - 控制手指的速度以完成精細(xì)任務(wù)。

英雄手臂的定價(jià)為119英鎊，299英鎊，399英鎊幾個(gè)不同的價(jià)位。

用戶還可以根據(jù)自己的愛好，選擇定制不同部位的顏色。

此外，南極熊還在網(wǎng)站https://openbionics.org/上發(fā)現(xiàn)，OpenBionics是一項(xiàng)開源計(jì)劃，專注于開發(fā)價(jià)格合理，重量輕，模塊化，自適應(yīng)的機(jī)器人手和假肢裝置，可以使用現(xiàn)成的材料和快速原型技術(shù)輕松復(fù)制。機(jī)器人手的成本低于100美元，重量不到200克，而我們新的擬人假手的成本低于200美元，重量不到300克。

OpenBionics獲得了2015年Hackaday的二等獎(jiǎng)，并獲得2015年Robotdalen國際創(chuàng)新獎(jiǎng)。 OpenBionics計(jì)劃的靈感來自耶魯露天手工程，并得到歐盟委員會(huì)通過綜合項(xiàng)目的支持。

1.經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的假手

具有柔軟指尖的生物靈感兼容機(jī)器人手，手指致動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)遵循生物啟發(fā)設(shè)計(jì)，其在結(jié)構(gòu)上再現(xiàn)彎曲（通過低摩擦管驅(qū)動(dòng)的肌腱）和人手指的伸展（使用彈性體材料）運(yùn)動(dòng)。手指的結(jié)構(gòu)由樹脂玻璃（丙烯酸樹脂）構(gòu)成，并且撓性接頭用硅樹脂片實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于機(jī)器人手指，我們還使用以下材料：1）海綿狀膠帶，易于變形（擴(kuò)大接觸面，減少接觸力對(duì)被抓物體的影響，增強(qiáng)穩(wěn)定性），2）橡膠膠帶（增加摩擦力和約束力）海綿狀像機(jī)器人指骨上的膠帶 ，3）防滑膠帶（在接觸過程中最大化摩擦，增強(qiáng)抓握的穩(wěn)定性）。

拇指機(jī)制
為拇指提出了一種可選擇性鎖定的齒形機(jī)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)9種不同的相對(duì)配置。所提出的機(jī)制取代了三個(gè)自由度（DoF），其僅用一個(gè)旋轉(zhuǎn)DoF來實(shí)現(xiàn)人類拇指對(duì)立。所提出的機(jī)構(gòu)在被鎖定時(shí)是完全剛性的，并且不受動(dòng)態(tài)/非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中固有的扭轉(zhuǎn)力的影響。拇指使用單獨(dú)的肌腱路由系統(tǒng)，其肌腱終止于單獨(dú)的伺服滑輪。

可選擇性鎖定的差分機(jī)制（Whiffletree）

我們提出了一種新穎的可選擇性鎖定的差速機(jī)構(gòu)，可以使用按鈕阻止每個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)。 差異允許用戶以直觀的方式選擇期望的手指組合，僅用1個(gè)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)不同的抓握策略。 我們的whiffletree的前兩個(gè)酒吧有適當(dāng)設(shè)計(jì)的孔，手掌容納一系列按鈕，按下時(shí)拉長。 該想法是當(dāng)按下按鈕時(shí)，細(xì)長部分填充適當(dāng)?shù)闹缚撞⑶壹s束該特定手指的運(yùn)動(dòng)。

使用差動(dòng)機(jī)構(gòu)和單個(gè)電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)總共16種不同的指數(shù)，中間，環(huán)形和小指組合。 這些可以與拇指的9個(gè)離散位置組合，以產(chǎn)生總共144種不同的抓握姿勢(shì)。

個(gè)性化設(shè)計(jì)

使用源自人手人體測(cè)量學(xué)研究的參數(shù)模型，可以開發(fā)個(gè)性化假體。 為了得出手指指骨長度和個(gè)性化的手指基礎(chǔ)框架位置和方向，我們需要的唯一參數(shù)是人手長度（HL）和人手寬度（HB）。

所提出的指針可以使用現(xiàn)成的低成本材料和快速原型制作技術(shù)（3D打�。┗驑�(biāo)準(zhǔn)機(jī)械工具制造。 所有必需的材料都可以在世界各地的五金店中輕松找到。

CAD文件
在本節(jié)中，我們提供了適當(dāng)?shù)腸ad文件（Solidworks .sldasm，.sldprt和.dwg，.dxf，.stl），用于復(fù)制提議的設(shè)計(jì)。 在此處下載文件：https://openbionics.org/CADProsthetic.rar

2.機(jī)器人手
Bioinspired機(jī)器人手指
我們的設(shè)計(jì)基于一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的想法：使用激動(dòng)劑和拮抗劑力來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手指的屈伸，遵循生物激發(fā)的方法，其中穩(wěn)定的彈性體材料（硅膠片）實(shí)現(xiàn)人體伸肌腱對(duì)應(yīng)物，同時(shí)通過電纜驅(qū)動(dòng) 低摩擦管，實(shí)現(xiàn)類似人體屈肌腱。

給出了一個(gè)機(jī)器人手指的結(jié)構(gòu)。 彈性體材料出現(xiàn)在圖像的下半部分（白色片材），而用于肌腱鋪設(shè)的低摩擦力管道與剛性趾骨一起出現(xiàn)在圖像的上部（白色管）。 手指基部也描繪在圖的右側(cè)部分。


具有多個(gè)插槽的模塊化手指基礎(chǔ)

機(jī)器人手具有模塊化的手指基礎(chǔ)，配備有5個(gè)插槽，可用于“容納”總共四個(gè)手指。 更具體地，可以開發(fā)具有各種幾何形狀的手指基礎(chǔ)框架的機(jī)器人手。 可以輕松創(chuàng)建線和2D多面體幾何圖形，而對(duì)于3D多面體幾何圖形，必須使用具有不同高度的手指基部（以創(chuàng)建垂直偏移）。 那些手非常有能力抓住各種日常生活物品，每一只都專門針對(duì)不同類型的任務(wù)。

描繪了機(jī)器人手腕模塊。

磁盤形狀差分機(jī)制
為了將所有獨(dú)立的指狀電纜與致動(dòng)器（伺服電動(dòng)機(jī)）連接，已經(jīng)開發(fā)了一種盤形差動(dòng)機(jī)構(gòu)。 差動(dòng)機(jī)構(gòu)允許在一個(gè)或多個(gè)手指由于工作空間限制而停止移動(dòng)的情況下獨(dú)立的手指彎曲，或者在它們已經(jīng)與物體表面接觸的情況下。

我們機(jī)器人手中使用的盤形差速機(jī)構(gòu)。

復(fù)制機(jī)器人手設(shè)計(jì)
機(jī)器人手由低成本的現(xiàn)成材料組成：

1.海綿狀材料與低厚度橡膠的組合，為指尖提供高摩擦系數(shù)。
2.用于電纜的Dyneema釣魚線，提供零彈性和高力處理。
3.用于肌腱布線的低摩擦管。
4.一系列V型槽密封球軸承，用于減少摩擦。
5.由不同厚度的硅膠片制成的撓性接頭。
6.各種緊固件。
7.由2mm丙烯酸材料（樹脂玻璃）制成的剛性鏈節(jié)。

對(duì)于機(jī)器人手指的組裝，我們使用釣線和針以將硅膠片縫合到剛性鏈節(jié)上（鏈節(jié)具有適當(dāng)?shù)目自O(shè)計(jì)）。

CAD文件
在本節(jié)中，我們提供了適當(dāng)?shù)腸ad文件（Solidworks .sldasm，.sldprt和.dwg，.dxf，.stl），用于復(fù)制提議的設(shè)計(jì)。 我們的設(shè)計(jì)的新版本正在開發(fā)中，可以在我們的GitHub存儲(chǔ)庫中找到：OpenBionics GitHub存儲(chǔ)庫（https://github.com/OpenBionics）。在此處下載文件：CAD文件（.zip）（https://openbionics.org/CAD.zip）


代碼
用于控制我們手的軟件。

復(fù)制建議的機(jī)器人手所需的所有文件也可以在我們的GitHub存儲(chǔ)庫中找到：OpenBionics GitHub存儲(chǔ)庫。https://github.com/OpenBionics

ROS包
我們的機(jī)器人手和Planner PC之間的串行通信是通過機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）實(shí)現(xiàn)的。

介紹
Planner PC運(yùn)行兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，客戶端節(jié)點(diǎn)（Main.py）和服務(wù)器節(jié)點(diǎn)（stdServo.py或robotHand.py）。客戶端節(jié)點(diǎn)（Main.py）從用戶接收伺服電機(jī)的角度。服務(wù)器節(jié)點(diǎn)將所需角度發(fā)送到機(jī)器人手。

ROS安裝
安裝此ROS包，將該文件夾放在ROS工作區(qū)的/ src目錄中。使用以下命令構(gòu)建程序包：

$ catkin_make
您已成功安裝該軟件包。使用以下命令確保所有文件都是可執(zhí)行文件：

$ chmod + x Main.py $ chmod + x stdServo.py $ chmod + x robotHand.py
Arduino安裝
使用arduino IDE上傳，提供的程序到arduino Micro板。對(duì)于Dynamixel AX12伺服，我們使用此庫。

如何運(yùn)行ROS節(jié)點(diǎn)
要運(yùn)行此ROS包，您必須運(yùn)行以下啟動(dòng)文件之一：

$ roslaunch openbionics stdServo.launch $ roslaunch openbionics HandAX12.launch
在啟動(dòng)文件中，您可以設(shè)置USB端口，以與機(jī)器人手建立串行通信。對(duì)于帶有AX12伺服的機(jī)器人手，服務(wù)器節(jié)點(diǎn)返回伺服電機(jī)的狀態(tài)：1）目標(biāo)位置，2）當(dāng)前位置和3）負(fù)載。為此，robotHand.py節(jié)點(diǎn)在Hand ROS主題中發(fā)布電機(jī)的狀態(tài)。

如何控制機(jī)器人手
要控制機(jī)器人手，您可以使用以下命令：

$ rosrun openbionics Main.py arg1 arg2 arg3
根據(jù)伺服系統(tǒng)，用STD或AX12替換arg1。用要發(fā)送到機(jī)器人手的命令替換arg2（例如，PS用于伺服的位置控制）。將arg3替換為所需的關(guān)節(jié)角度值（范圍為：stdServo為0  -  218，AX12為100  -  1023）。在此處下載提供的軟件包：軟件（.zip）https://openbionics.org/Software.zip


電子產(chǎn)品
我們手中使用的電子產(chǎn)品。

復(fù)制建議的機(jī)器人手所需的所有文件也可以在我們的GitHub存儲(chǔ)庫中找到：OpenBionics GitHub存儲(chǔ)庫。

為了控制驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手的伺服電機(jī)，我們使用Arduino Micro微控制器平臺(tái)作為低成本，輕量和小尺寸的解決方案。 標(biāo)準(zhǔn)PCB模塊是專門開發(fā)的，它將Arduino平臺(tái)與不同的伺服電機(jī)連接起來。

在這里下載電子文件：電子產(chǎn)品（.zip）https://openbionics.org/Electronics.zip