KIT 3D打印假手通过智能机制适应各种物体形状

3D打印在许多领域都做得很好，但这项技术最直接有益的用途之一就是假肢。在世界各地，像e-NABLE和Open Bionics这样的组织正在大大降低那些需要帮助的人的假肢成本。通过骨骼肌中产生的肌电图（EMG）信号控制的传统肌电假手需要使用者专注于抓握定位和定向假体以抓住物体的任务。调查显示，myolectric假肢佩戴者希望减少用假手抓住物体所需的视觉注意力。

[转载出处：www.ii77.com]

出于这个原因，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员开发出一种先进的五指3D打印假肢，旨在通过智能机制减轻用户的认知负担。他们的3D打印手假肢集成了传感器，先进的嵌入式系统，手掌底部的RGB摄像头和手背上的彩色显示屏，可自动抓取物体。

“在机械设计方面，一种自适应的，欠驱动的机制被用来让手指缠绕任意形状的物体，”研究人员解释说。 “传感器系统包括两个电机中的位置传感器和用于基于视觉的抓取的RGB相机。板载嵌入式系统提供了通过蓝牙集成本体感受器传感器信息、视觉信息、用户反馈和状态信息的可能性。“

[好文分享：www.ii77.com]

研究人员表示，所提出的手部假肢是第一个将相机集成在手掌中的装置。为了确保人性化的外观，包括电机、机构、嵌入式系统、传感器、用户反馈和用户界面在内的完整硬件被集成到普通男性手掌中。 KIT UPro Hand可作为独立单元完全启动和控制，无需任何外部计算资源。

假肢外部采用PA2200通过选择性激光烧结进行3D打印，PA2200是功能原型专业3D打印中最常用的材料之一。据研究人员称，3D打印被选择作为一种制造方法，以便使用他们的3D打印手为佩戴者进行个性化生产。手指用PA2200进行3D打印，以匹配手掌的强度和视觉外观。基于TUAT / Karlsruhe机构，通过力分配传动同时驱动所有四个手指；并且拇指由第二马达致动。该机构的结构允许手指在物体周围自然地成形。

“肌腱穿过插入3D打印材料的PTFE管，以减少摩擦，”研究人员写道。 “此外，所有主动接头和偏转滑轮都包括滚珠轴承。每个关节中定制的弹簧确保手指的被动重新打开。通过在远端关节中定义更高的预张力，我们努力实现手指节段的人类闭合顺序，近端关节更早关闭。“



研究人员进行了几项测试，其中3D打印的手用于存放不同形状的家用物品。

“我们的控制允许在手部孔径和拇指和手指闭合的独立时间方面进行手动预成型。通过这些方式，其余60个物体中的85.2％可以从平坦表面成功地抓取，在总共230分中得分193分。失败的抓取主要发生在试图举起非常薄的物体，如信用卡。

“尽管机械和嵌入式系统的高度集成，我们的方法受限于传感器的数量，限制了外部传感器设置所提出的复杂控制方案的应用，”研究人员总结道。 “尽管我们看到一个更全面的多模态传感器系统的集成以及它在半自治控制方案中的应用，作为一个有前途的未来研究课题。基于开发的嵌入式系统，我们计划将我们的工作扩展到独立的假体，通过集成的计算能力提供大量的智能抓取支持。“