PSYONIC通過3D打印打造仿生手，普及機(jī)器人技術(shù)助力自主性提升

南極熊導(dǎo)讀：PSYONIC是3D打印假肢技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)，由Aadeel Akhtar博士創(chuàng)立，使命是使高質(zhì)量、高性能的機(jī)器人肢體能夠?yàn)樗�有人所用。公司�?chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Aadeel Akhtar解釋了如何通過3D打印技術(shù)提高截肢者的自主性和生活質(zhì)量。

△Psyonic創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Aadeel Akhtar

創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的仿生肢體之夢

2015年，Aadeel Akhtar博士以一個長期懷有的夢想創(chuàng)立了PSYONIC，那就是設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又易于使用的仿生肢體。這一靈感來自于一次巴基斯坦之行，在那里Akhtar遇到了一個小女孩，她因?yàn)橛彝冉刂�而使用一根簡單的樹枝作為拐杖。這一令人心酸的場景深深觸動了他，并激發(fā)了他開發(fā)可獲取的仿生肢體的夢想。

在伊利諾伊大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，Akhtar在2014年得到了前往厄瓜多爾的機(jī)會。在那里，他在一位名叫Juan Suquillo的患者身上測試了“能力之手”的早期原型。Suquillo在35年前的一場爆炸中失去了他的右手。雖然他可以使用傳統(tǒng)假肢，但他夢想可以像往常一樣可以握住物體。這種愿景凸顯Akhta工作的重要性，能夠顯著改善截肢者的生活質(zhì)量。

△手指尖的傳感器在抓握物體時檢測壓力，并通過振動將這種感覺傳遞到手臂

增材制造技術(shù)與PSYONIC的創(chuàng)新之旅

自成立以來，公司一直致力于通過應(yīng)用增材制造技術(shù)使先進(jìn)的機(jī)械肢體能夠?yàn)榇蟊娝�用。在九年的時間里，通過九次連續(xù)的迭代，完善了它們的旗艦產(chǎn)品——仿生手 Ability Hand。PSYONIC最初利用FDM技術(shù)創(chuàng)建3D打印的手部模型，并且這些模型是免費(fèi)提供給用戶的。之后，公司轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)自己專屬定制的模型。

這種做法使得PSYONIC在利用增材制造以成本效益高的方式生產(chǎn)先進(jìn)仿生肢體方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。與患者和醫(yī)療保健專業(yè)人員的持續(xù)對話突顯了一個主要問題：高端假肢由于剛性成分，容易因定制的注塑和機(jī)械加工而斷裂。而PSYONIC通過采用更靈活的機(jī)器人方法來解決這個問題，集成了硅膠和橡膠等材料來補(bǔ)充3D打印的內(nèi)部組件，從而提高了抗沖擊性。公司還在最終產(chǎn)品的制造中引入了SLA和SLS打印等先進(jìn)技術(shù)。

△每根手指都能夠承受鈍性沖擊而不斷裂

制作假肢時使用了哪些3D打印技術(shù)

在創(chuàng)造旗艦產(chǎn)品Ability Hand仿生手的過程中，采用了多種增材制造技術(shù)。這些技術(shù)包括使用Prusa和Mosaic等品牌的FDM打印機(jī)，F(xiàn)ormLabs等設(shè)備的SLA打印，以及SinterIt等設(shè)備的SLS打印。生產(chǎn)的組件包括手指、手掌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)元件，這些元件通過使用碳纖維、彈簧鋼和硅膠等材料進(jìn)行加固。SLA打印也被用來制作生產(chǎn)模具、連接器、開關(guān)和適配器。

制作3D打印假肢采用哪些步驟

制造過程包括幾個基本步驟。首先，組裝傳動裝置，包括電機(jī)、編碼器和變速箱。然后，制造手指，這個過程包括構(gòu)建內(nèi)部骨骼、硅膠成型、集成壓力傳感器，并將金屬附著到傳動裝置上。手掌也使用碳纖維加固材料制造，以確保強(qiáng)度。電子組件至關(guān)重要，手掌中的打印電路板負(fù)責(zé)電機(jī)控制和與其它設(shè)備的藍(lán)牙通信。最后，使用防水織物和密封件確保完全防水。

仿生手組裝完成后，會送給專業(yè)臨床醫(yī)生，由他們?yōu)榛颊哌M(jìn)行安裝。然后，患者定制一個特殊的插座，將仿生手連接到自己的殘肢上。患者可以使用肌肉傳感器直觀地控制仿生手。

△通過3D打印技術(shù)，新的假肢不僅價格更便宜，而且性能更強(qiáng)

PSYONIC未來的發(fā)展計(jì)劃

公司目前正在積極研究兩個主要領(lǐng)域：首先，將它們的設(shè)備與人體骨骼直接整合；其次，直接神經(jīng)控制的可能性，使手指能夠運(yùn)動和感知。公司的目標(biāo)是在五年內(nèi)開發(fā)出一種能夠支持鐵人三項(xiàng)的輔助腿。

值得注意的是，仿生手正在全球范圍內(nèi)的機(jī)器人上使用，甚至被NASA和Meta等機(jī)構(gòu)考慮用于太空應(yīng)用。如果有人正在設(shè)計(jì)一個機(jī)器人來完成類似于人類所執(zhí)行的任務(wù)，那么仿生手由于設(shè)計(jì)特點(diǎn)和功能，可能是一個非常合適的選擇之一。