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科普知識
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FFC連接器

假手Hannes能夠模仿人手的關鍵生物學特性

發布日期:2022-05-18 點擊率:11

假手Hannes能夠模仿人手的關鍵生物學特性

仿生假手Hannes登上了《科學機器人》的封面,來自意大利技術研究所(IIT-意大利理工學院)和Centro Protesi INAIL(國家工傷事故保險研究所的假肢部門)的研究人員報告了其復制人手關鍵生物特性的能力:天然協同作用和適應性運動;力和速度的仿生水平;高度的擬人性和抓握魯棒性。


由研究人員、骨科醫生、工業設計師和患者共同開發的Hannes能夠恢復90%以上的上肢截肢患者的功能。它擁有CE標志,并準備進入國際醫療市場,但只有當研究人員確定投資者和產業合作伙伴時,它的未來商業化才有可能實現。


機器人系統Hannes誕生于IIT的康復技術實驗室,該實驗室是位于熱那瓦的意大利技術研究所和位于布德里奧(博洛尼亞)的Centro Protesi INAIL之間的聯合實驗室,由Lorenzo De Micheili協調;合作始于2013年底,旨在為有身體損傷的病人恢復健康。


在迄今為止開發的解決方案中,Hannes是最新的成果,它的名字是向Johannes“Hannes”Schmidl教授致敬的,他是20世紀60年代Protesi Inail中心的技術總監,也是上肢假肢的先驅。2020年9月9日,hand Hannes獲得了國際工業設計獎Compasso d'Oro,這是由于其獨創性和高度創新的概念。


Hannes是一種擬人化、多關節的上肢假肢系統,包括手部和手腕部,其主要特點是柔軟性和動態適應物體形狀的能力。它與人類的手有著獨特的相似之處,直接與患者一起開發,具有實用價值。為了評估Hannes的有效性和可用性,在Centro Protesi Inail對截肢患者進行了初步試驗,研究人員發現,經過不到一周的訓練期,患者可以在國內自主使用Hannes進行日常生活活動。


假肢是一種可以全天佩戴的肌電系統,可以根據不同的上肢損傷進行調整。因此,放置在定制插座內的一系列表面肌電傳感器可以檢測殘肢肌肉的活動,這些肌肉位于手臂的下部或上部,使用者可以主動收縮這些肌肉來執行多種運動。此外,通過專門開發的軟件和藍牙連接,可以定制手的操作參數,如移動的精度和速度,以確保每個用戶獲得最佳的體驗。


Hannes真正的智慧在于機械設計,這在其市場領域是完全獨特的,它賦予假肢多功能性和自然手的運動能力。手的基本機制是一個機械差速系統,它允許Hannes通過使用一個馬達來適應被抓取的物體。


手指可以彎曲并以自然的方式定位,即使是在休息的時候。特別是,拇指可以定位在3個不同的位置,以復制各種各樣的抓握方式,包括一個可以抓取小物體的精細抓握裝置,一個可以抓取薄物體的橫向抓握裝置,最后是一個能夠抓取和移動重負荷的動力抓握裝置。該系統還允許旋前和旋后手腕(“鑰匙轉動運動”),允許不同方向的抓握,而不依賴于有害的患者補償。


Hannes可以在不到1秒的時間內完成完全閉合抓握,同時,它可以施加150N的最大抓握力,這遠遠超過了其他商業和科研用多關節手,并且它具有一整天標準使用的自主性(電池壽命為1天:電池容量為1300毫安時時的12V電源)。


研究人員進行了實驗,以驗證Hannes的性能和它的抓取行為的人類相似性,他們證明了與現有的研究或商業設備相比性能有所改善。


Hannes的基本原理和設計包含在IIT-INAIL專利申請中。此外,假手獲得了CE標志,這是未來歐洲市場商業化的基礎,也是國際銷售的先決條件。研究人員正在尋找投資者和公司,大規模工業化生產Hannes,使身體受損的患者受益。

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