專業(yè)科研團(tuán)隊(duì)加入3D打印假手的研發(fā)陣營

2013年五月，MakerBot發(fā)布了一個(gè)關(guān)于Robohand 3D打印假手的視頻。對于許多人來說，這個(gè)視頻讓它們首次看到了3D打印在制造低成本的假手或假肢方面的潛力。

Robohand是一個(gè)免費(fèi)和開源的項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)者是來自南非的木匠Richard Van，他曾經(jīng)在一次事故中失去了自己的手指。3D打印假手幫助了那些不在乎假手的外型，只要有關(guān)節(jié)功能的需求者，其極低的制造成本幾乎秒殺目前市場上動(dòng)輒幾千上萬美金的商業(yè)化假手。



如今，專業(yè)的科研人員也加入了這一行列。最近，Victoria大學(xué)生物醫(yī)學(xué)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室通過重新設(shè)計(jì)更復(fù)雜的探索，打造出類似的3D打印假肢手和上肢，以及非3D打印的假手，以幫助那些有需要的發(fā)展中國家。

作為該試驗(yàn)室新項(xiàng)目的一部分，研究人員正在使用3D打印來看看用戶和他們的假手之間的互動(dòng)如何能夠非常直觀，微創(chuàng)美容顯得自然而被經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的部署到有需要的國家。

該實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人Nikolai Dechev教授領(lǐng)導(dǎo)了這個(gè)用3D打印方法制造功能齊全的可抓握假手的項(xiàng)目。

Dechev研究計(jì)劃的核心是為假手裝上一個(gè)集成了生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和傳感器的機(jī)電系統(tǒng)，而且這支可3D打印的假手能夠持續(xù)抓握25萬次。





在Dechev教授的研究規(guī)劃中，最終完成的3D打印假手需要符合一定的功能標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

自適應(yīng)抓握：手指能夠自然圍繞在持有物體的周邊。當(dāng)手握著某個(gè)物體合攏時(shí)，四個(gè)手指和拇指將彼此獨(dú)立的向內(nèi)彎曲并且與被握物體的形狀大體一致。不同形狀的物體（立方體、工具、球等...）的將導(dǎo)致不同的抓握姿勢。

使用者易于控制：設(shè)備的控制必須方便和直觀�？刂票仨毐ＷC所需的操作的完成，并防止或最大限度地減少不必要的操作�；�于生物信號(hào)的傳感器設(shè)計(jì)也是這個(gè)控制系統(tǒng)的一部分。

對使用者的反饋：目前，傳統(tǒng)的假肢用戶只能依賴視覺反饋和其他間接的方法來操作對象。研究團(tuán)隊(duì)的一個(gè)重要方向，就是探索新的方法來給截肢的使用者以直接的反饋，比如刺激。

外形美觀：一個(gè)假手具有自然的外觀是非常重要的，這里的外觀包括靜止和移動(dòng)兩種方式。 我們的設(shè)計(jì)力求自然，更接近人體形態(tài)。

可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)的假手原型大小接近于平均11歲的孩子的手。理想情況下，重量也應(yīng)等于或小于一個(gè)同樣大小的常規(guī)假手。該設(shè)計(jì)根據(jù)年齡更大用戶的需求進(jìn)行擴(kuò)展。

低功耗設(shè)計(jì)：能源消耗直接假手的實(shí)際使用體驗(yàn)，必須最小化。

堅(jiān)固的設(shè)計(jì)：假手必須牢固、耐用，有足夠的握力，以完成所需的任務(wù)。特別是三根手指的握力應(yīng)至少為50牛頓以上。

成本低，維修方便：假手必須設(shè)計(jì)為低成本制造，以確保能夠被廣泛采用。維修應(yīng)該很容易和不經(jīng)常，預(yù)期可完成25萬次抓握的動(dòng)作。

據(jù)了解，該假手的設(shè)計(jì)正處于迭代過程中，其目前的原型 TBM 1-DOF已經(jīng)能夠滿足上述要求，不過其制造方式并不是基于3D打印的，研究團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)是對其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以便于使用3D打印技術(shù)也能快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)其功能。這包括手指關(guān)節(jié)、手掌和各種內(nèi)部機(jī)制。

最后一方面，它將像Robohand一樣，能夠防水，使用廉價(jià)的電子元件，并且能夠很容易復(fù)制。

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