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充气机械手能助截肢者实时触觉控制

时间:2021-09-23 00:58

  美国麻省理工学院开发的一种充气机械手可以让截肢者实时进行触觉控制。图片来源:麻省理工学院

  科技的推动让假肢的发展突飞猛进。现在,美国麻省理工学院开发出一款成本约500美元的神经假肢。这只智能“手”柔软、轻便而有弹性,重约半磅(约0.23千克),外观如电影《超能陆战队》中机器人大白的手一般。相关研究发表在16日的《自然生物医学工程》杂志上。

  这只假手由商用弹性体EcoFlex制成。假肢由五根充气的“手指”组成,每根“手指”都嵌入了纤维片段,类似于真实手指上的关节骨骼。截肢者可用其进行日常活动,比如拉拉链、倒果汁、“撸猫”。

  研究人员开发了一种控制器,可以引导气动系统来精确地给“手指”充气,并将手指弯曲到特定的位置。该系统包括一个小型泵和阀门,可以在腰部佩戴,大大减轻了假肢的重量。

  研究小组使用了一种算法以“解码”肌肉信号,并将它们与常见的抓取类型联系起来。他们还使用这种算法对气动系统的控制器进行编程。例如,当截肢者想象拿着酒杯时,传感器会提取肌肉信号,然后控制器将其转化为相应的压力。接着,泵施加这些压力,使每个手指充气,产生截肢者想要的抓力。

  研究发现,这种带有触觉反馈系统的假肢可以为截肢者恢复残肢的一些知觉,当触摸或挤压物体时,假肢上的传感器会产生与感测到的压力成正比的电信号。此外,新设计也很耐用,在被锤子撞到或被车碾过后很快就能恢复原形。

  “这还不是产品,但它的性能已经接近或优于现有的神经假肢。”麻省理工学院研究人员表示,“对于遭受截肢的低收入家庭来说,这种软质假肢的成本非常低,潜力巨大。”(张佳欣)

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