DeepTech深科技可恢复90%手部功能!意大利仿生手登Science子刊封面


在近期刊发的 Science 子刊 Science Robotics 上 , 仿生手 “汉尼斯(Hannes)” 的相关论文登上封面 , 研究由来自意大利理工学院和意大利国家工伤保险研究所 INAIL 假肢中心的科学家团队完成 , 其中还有截肢患者、整形外科医师和工业设计师等共同参与 。
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图 | 汉尼斯仿生手
该论文的题目为《汉尼斯假肢可复制人手的关键生物学特性》(The Hannes hand prosthesis replicates the key biological properties of the human hand) , 为致敬 20 世纪 60 年代上肢假肢的开拓者 Johannes Hannes Schmidl 教授 , 研究团队将其命名为汉尼斯 。
汉尼斯手具有仿生特性 , 与人手非常相似 , 可覆盖手部和腕部 , 能实现精确的类似人手的抓握行为 , 还可恢复上肢截肢患者恢复 90%以上的功能 。
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图 | 用汉尼斯干活、用剪刀、拿电钻
戴上它 , 可以拿起钢球 。
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还能抓握住圆柱形物体 , 如伞柄等 。
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除主动握持以外 , 它还能递送物体 , 当把易拉罐的底部递给汉尼斯 , 它可以轻松握住瓶底 , 并在对方试图拿走时松开手 。
具体来说 , 它主要由三块物理部件组成:
1、一个拟人的肌电多关节假手 , 采用基于差动机构的欠驱动结构(欠驱动结构是输入量少于控制量的典型系统);
2、被动屈伸手腕模块;
3、肌电接口 / 控制器 , 包括两个表面肌电传感器、电池组和控制电子元件 。
三块组成部分互相作用 , 如下图所示 , A 部分是嵌于汉尼斯中的直流电机和电机控制板 , 插座里是肌电接口 / 控制器 , B 部分是带上手套的汉尼斯 。
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图 | 汉尼斯手的内部架构、外形和可以执行的动作
下图 A 是它的 3D 视图 , 右边是传动机构的横截面 , 红色的是引导线 , 绿色的是食指和中指的动线 , 黄色则是无名指和小指的从动线 。
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图 | 汉尼斯的 3D 视图
它的的工作原理是 , 放置在定制插座中的表面肌电传感器 , 可监测到手臂下部或较高部位的残留肢体肌肉的活动 , 用户可主动收缩这些肌肉以完成多种动作 。 此外 , 通过专门开发的软件和蓝牙连接 , 使用时可以定制手部的操作参数 , 如动作精度和速度等 , 从而让用户找到最适合的体验 。
可与人手相媲美的高度拟人化 汉尼斯智能的机械设计 , 在目前该领域内较为少见 。 这种设计可让假肢做出自然手的动作 , 由于其底层机构是一个机械差动系统 , 只需使用一个电机就能适应被抓取的物体 。
【DeepTech深科技可恢复90%手部功能!意大利仿生手登Science子刊封面】下图是它的机电构造采用机械设计 , 其中 B 图展示的是食指运动机械设计 , C 图则是拇指运动机械设计 。
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图 | 汉尼斯的机电构造图
尺寸和成年人手掌平均大小相当 , 且有分别适用于 “左撇子” 和 “右撇子” 的款式 , 男女皆可使用 , 重量为 450 克左右 。