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失去手指的机械工程师独立打造机械手,网友:太赛博朋克了
鱼羊 萧箫 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
这只硬核机械手火了。
能稳稳抓握,也能伸张自如:是不是有点金刚狼内味了?更令网友们惊叹的是,这样一只机械手,是一位失去左手四指的机械工程师Ian Davis独立打造的。
这不禁让网友在直呼赛博朋克之余,想起了《钢之炼金术师》中的主角爱德华·艾尔利克——原作中为救自己的弟弟失去右臂,后女主替他制作机械假肢。
△ 爱德华·艾尔利克事实上,Ian Davis制作机械臂的初衷,多少与爱德华的经历有点相似,这个机械臂,是他为自己失去四根手指的左手制作的假肢。
作为一名机械工程师,自失去手指后,他开始自行研发各种更易于操控的机械臂。
下图是Ian Davis制作的、旧版机械臂的抓握效果,非常惊人。
△ Ian Davis此前制作的一款机械臂,可以抓扁可乐罐看起来如此酷炫的机械手,究竟是如何代替正常手指运转操控的呢?
一只手,从零打造硬核机械手
这只硬核机械手,是纯机械结构。
机械手指靠连杆和钢索带动。从演示视频中可以看出,目前能够实现的抓握和张开手指的操作,是依靠手掌和手腕的动作来实现的。
手腕内扣,手指收拢;反之,手指张开。
手腕横向运动,装有万向节的机械手指就能够伸展开。另外,手指的状态是可以锁定的。在结构上,Davis采用了带有离合器轴承的链轮锁定装置。可以看到,拉动链条,由于离合器承轴位于链轮内侧,手指就会被固定住。整个机械手的控制,由Arduino来驱动,Davis还设置了专门的图形操作界面。
不错,系统可以连接wifi,并配备有蓝牙模块,这样就可以接入各种手工工具,比如磨床等。而在设置模块中,无需连接电脑,使用者就可以对各种阈值进行调整。
如果某一天出汗较多,就可以调高电导率的阈值,使汗液不影响对机械臂的控制。
并且,这套设备中也配备了陀螺仪,因此调节以上设置的操作都可以通过手腕的动作来实现。不过,Davis的机械手目前仍有许多需要改进的地方。比如四个手指只能同放同收,并不能单独活动。
因此,Davis在接下来的几周内,计划在机械手指关节处加装电子装置,控制离合器轴承的接合和脱离,这样他就可以单独锁定和解锁单根手指。
而所有的工作,都是在Davis失去左手四指之后,靠着仅有的完整右手一步一步从零打磨完成的。
网友感叹,无法想象这个机械臂制作的背后要花费多少时间和精力。
想象一下,这么酷炫的作品背后要花多少时间和精力,而且,机械臂发出的声音实在令人满意。更多网友送上了自己的祝福:
这太酷了。我想说的是,我对于你失去的手指感到难过,但你真的做出了一个非常酷的手!「如果设计能被延续」
在这般精密专业的机械臂背后,Ian Davis本人的生活并没有想象中耀眼。
命运总是开过分的玩笑。
两年前,Ian Davis得知自己患有多发性骨髓瘤,一种由浆细胞引起的癌症,这种病症会导致骨痛、骨质破坏与贫血,严重可致肾功能衰竭与瘫痪。
而就在不久后,一次工作事故致使他左手骨折。
医生给出的答复是,只能截指,否则难保生命。
但这对于一个机械工程师而言,无异于致命打击。
与此同时,保险公司也不留情面,他们告诉Ian Davis,除非连手掌都在事故中被截肢,否则不予支付安装假肢的费用。挣扎了一段时间后,Ian Davis决心给自己做假肢,用他仅有的一只右手。
在制造出这次更精密的机械手臂之前,他也曾尝试过不同材料结构的机械臂,下图中左侧的机械臂就是他之前用旧的机械臂,这些机械臂的架构无一例外都很逼真。
△ 新旧机械臂对比这次的机械臂是他在前几任机械臂的基础上进行改进的结果,不仅手指张开的效果有了非常大的提升,而且抓握的灵敏度更好。
自事故以来,Ian Davis坦言自己的世界正在变得越来越小:「大部分时间里,我都是在办公室修改和制造新的机械臂原型。」
曾有网友表示,这样的设计没能流行起来真是一种遗憾。
但目前来看,Ian Davis已经开始寻求更进一步的应用,希望能与一些高校的生物医学工程系进行合作,为其他截肢者提供一点帮助。他认为,自己依旧是幸运者。
相比于他来说,还有更多经历与他相似的、在各种事故中失去手指和手臂的截肢者,这些人却无法像他一样,能为自己做机械臂。
「我觉得,最美好的事情,是我看见自己的设计能在身边的人身上得到延续。」
机械假肢相关研究
其实,用机械来弥补四肢残缺带来的不便,一直以来都是相关领域研究人员的愿景。
此前,一项来自英国帝国理工学院的研究表明,通过新型传感器和机器学习技术,机械假肢能够探测到使用者的脊髓运动神经元发出的电信号,用「意念」控制假肢。
这样一来,患者就可以通过假肢实现更精细、更复杂的操作。
不过,使用这套系统需要先进行外科手术,将与手和手臂运动有关的部分周围神经系统,重新导向健康的肌肉。
这项研究发表在了《自然·生物医学工程》上。
中科院深圳先进技术研究院,同样开展了此类研究。研究员李光林及其团队研发的多功能仿生假肢,能通过肌电信号(EMG)解码识别出人的运动意图,使「意念」控制假肢运动成为可能。
并且,相比于同类型假肢20-25万元人民币的售价,这款采用3D打印技术的假肢预计售价在3-5万元人民币。
如果这样的前沿研究能够顺利完成临床试验,并推向市场,对于残障人士而言,无疑将给生活带来新的可能。
参考链接:
https://nerdist.com/article/intricate-mechanical-hand-prosthetic-is-cyberpunk-af/
https://gizmodo.com/amputee-builds-a-set-of-incredibly-articulate-prostheti-1844281443
https://www.youtube.com/channel/UCv1xxFkEiAdCVy6foEEUIvw
— 完 —
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原标题:《这只机械手太硬核!失去手指的机械工程师独立打造,网友:赛博朋克,太酷了》
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