研究人員開發出獨特的仿生假肢，類似於人的手

2020-09-25 工程學習

假肢能夠複製人手的關鍵生物學特性：自然的協同和適應性運動；仿生力和速度水平；高擬人化和掌握魯棒性。經過不到一周的培訓，患者可以自行在家中使用Hannes進行日常生活活動。來源：IIT-INAIL

在本期《科學機器人》雜誌中，來自義大利理工學院的Istituto Italiano di Tecnologia和義大利的Centro Protesi INAIL的研究人員報告了他們具有複製人類手部關鍵生物學特性的能力：自然的協同增效和適應性運動，仿生技術水平的力量和速度，高擬人化和掌握魯棒性。由研究人員，骨科醫師，工業設計師和患者合作開發的名為Hannes的義肢能夠為上肢截肢患者恢復90％以上的功能。

Hannes是一種擬人化，多關節的上肢假肢系統，包括手和腕，其主要特徵是柔軟性和能夠動態適應要抓握的物體形狀的能力。它獨特地類似於人的手，並直接與患者一起開發，可立即投入實際使用。為了評估Hannes的有效性和可用性，在Centro Protesi Inail進行了截肢者的試點試驗，研究人員發現，經過不到一周的訓練，患者可以自主使用Hannes進行日常生活活動。

假體是可以整天佩戴的肌電系統，並且可以針對各種上肢損傷進行調節。放置在定製插座中的一系列表面肌電傳感器可以檢測手臂下部或較高部位的殘留肢體肌肉的活動，這些活動由用戶主動收縮以執行多種運動。此外，通過專門開發的軟體和藍牙連接，可以自定義手的操作參數，例如運動的精度和速度，以確保為每個用戶提供最佳的體驗。

Hannes hand已在一種環境下進行了耐用性和耐用性測試，該環境被所謂的「 pro-user」使用了一年以上，可以持續近500,000個生命周期。

漢尼斯（Hannes）的機械手是在義大利義大利理工學院（Istituto Italiano di Tecnologia）和Centro Protesi INAIL研發的。Hannes能夠複製人類手部的關鍵生物學特性，並且能夠為上肢截肢者恢復90％以上的功能。

Hannes的真正智慧在於機械設計，這在其市場領域是完全獨特的，它使假肢具有通用性和自然手感。手的潛在機制是機械差速系統，該系統允許Hannes僅使用單個電動機即可適應要抓握的物體。由於其效率，這也大大提高了性能。它也對應於人類手大小的第50個百分位。Hannes提供兩種尺寸，分別為7¾和8¼，用於左右手更換，適用於女性和男性受試者。它的重量是450克。

手指即使在靜止時也可以自然彎曲和定位。特別地，拇指可以在三個位置上定向以複製各種各樣的抓握，包括用於拾取小物體的精細抓握，用於抓握細小的物體的橫向抓握以及能夠抓握甚至移動重物的電動抓握。總體把握是有效的，對外部條件的抵抗力是自然的。該系統還允許手腕的內旋和後仰（「鑰匙轉動運動」），從而可以在不依賴有害患者補償的情況下以不同方向進行抓握。

Hannes可以在不到一秒鐘的時間內完成完全閉合的抓握，並且可以施加最大150N的抓握力，這遠遠超出了其他商業和研究用多關節手。它具有一整天標準使用的自主權（一天的電池壽命：12V電源，電池容量為1300 mAh）。

研究人員進行了實驗，以驗證漢尼斯的性能以及其抓握行為的人性，並證明與現有研究和其他商用設備相比，漢尼斯的性能有所提高。

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