專業(yè)科研團隊加入3D打印假手的研發(fā)陣營

2013年五月，MakerBot發(fā)布了一個關(guān)于Robohand 3D打印假手的視頻。對于許多人來說，這個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是一個免費和開源的項目，其設計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大學生物醫(yī)學設計和系統(tǒng)實驗室通過重新設計更復雜的探索，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。

作為該試驗室新項目的一部分，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如何能夠非常直觀，微創(chuàng)美容顯得自然而被經(jīng)濟實惠的部署到有需要的國家。

該實驗室的負責人Nikolai Dechev教授領導了這個用3D打印方法制造功能齊全的可抓握假手的項目。

Dechev研究計劃的核心是為假手裝上一個集成了生物醫(yī)學設備和傳感器的機電系統(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準。這些標準包括：

自適應抓握：手指能夠自然圍繞在持有物體的周邊。當手握著某個物體合攏時，四個手指和拇指將彼此獨立的向內(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...）的將導致不同的抓握姿勢。

使用者易于控制：設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。基于生物信號的傳感器設計也是這個控制系統(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。研究團隊的一個重要方向，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兩種方式。 我們的設計力求自然，更接近人體形態(tài)。

可擴展性設計：設計的假手原型大小接近于平均11歲的孩子的手。理想情況下，重量也應等于或小于一個同樣大小的常規(guī)假手。該設計根據(jù)年齡更大用戶的需求進行擴展。

低功耗設計：能源消耗直接假手的實際使用體驗，必須最小化。

堅固的設計：假手必須牢固、耐用，有足夠的握力，以完成所需的任務。特別是三根手指的握力應至少為50牛頓以上。

成本低，維修方便：假手必須設計為低成本制造，以確保能夠被廣泛采用。維修應該很容易和不經(jīng)常，預期可完成25萬次抓握的動作。

據(jù)了解，該假手的設計正處于迭代過程中，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，研究團隊的下一個目標是對其進行重新設計，以便于使用3D打印技術(shù)也能快速、準確地實現(xiàn)其功能。這包括手指關(guān)節(jié)、手掌和各種內(nèi)部機制。

最后一方面，它將像Robohand一樣，能夠防水，使用廉價的電子元件，并且能夠很容易復制。

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