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    新型智能义肢,仅约292克

    2021-08-25 11:38
    陈述根本
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    文|陈根

    在日常生活、工作和人际交往中,手的敏捷性和协调性意义重大。对于因先天、外伤、疾病等遭遇截肢的人来说,往往有难以言喻的生活不变和心理创伤。此时,佩戴假肢可以帮助他们“修复”肢体的残缺,并对心理有所抚慰。

    当前,仿生机械手已越发接近于真正的智能人形假肢。其通常由人体表面的肌电信号控制,以产生相应动作,帮助伤残者完美地实现用手表达。同时,一些工业机械手还能在特殊环境中,代替人类做一些特殊操作。

    可以说,高度衔接的仿生肢体不但可以感知使用者的残余肌肉信号,而且能够以机器人方式模仿佩戴者的预期动作。但获得这种灵巧性代价也是很高的——可能要花费数万美元,而且配备的电机也可能又重又硬。

    针对这一问题,近日,来自上海交通大学、麻省理工学院的科学家们联合设计出了一款柔软、轻巧且可能实现低成本制作的神经义肢。这种义肢既灵活又柔软,重约 292 克,成本约为 500 美元,无论是重量还是价格,都低于刚性智能义肢。

    陈根:新型智能义肢,仅约292克

    该义肢由5个柔软的手指和1个可提供6个活动自由度的手掌组成,每个手指都嵌入了 2-3 个具有特定长度的刚性纤维段,用于模仿人类手掌的拇指或其他手指的关节骨。

    与大多数神经义肢使用电动机控制的方法不同,该义肢使用了气动系统来精确地给手指充气,并将它们弯曲到特定的位置。气动柔性手指的设计具有成本低、重量轻和可扩展制造的优点,可以穿在腰间,这就大大减轻了义肢的重量。

    此外,研究人员在义肢的每个指尖上都安装了一个压力传感器,当触摸或挤压该传感器时,会产生与感受到的压力成正比的电信号。而且,每个传感器都连接到截肢者残肢上的特定位置,当义肢的拇指被按压时,用户就有所感觉。

    实验中,志愿者们可以通过反复收缩手臂肌肉,灵活地使用义肢进行日常活动,例如吃饼干、拿电脑,甚至是与人握手、抚摸狗狗等。

    在接下来的研究中,或许可以通过对手指施加更硬的弹性体和更高的气动压力,来优化系统性能。未来,这种柔软、量轻、低成本的神经义肢具有很大的应用潜力,且可能会推动个性化神经义肢发展。

    陈根:新型智能义肢,仅约292克

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