美(měi)研發機械手臂:助老兵(bīng)恢複正常生活

2017-11-21

         據福克斯新聞(foxnews)報道,美(měi)國軍人(rén)爲國家做(zuò)出了(le)許多(duō)犧牲,超過1600名軍人(rén)在伊拉克和(hé)阿富汗戰場(chǎng)上遭受失去肢體的(de)傷痛。直到現在,依然沒有什(shén)麽好的(de)辦法來(lái)幫助這(zhè)些傷殘軍人(rén),修複手術的(de)質量也(yě)完全無法滿足這(zhè)些無私奉獻的(de)軍人(rén)。美(měi)國國防部高(gāo)等研究計劃局(DARPA)一直在尋找一種修複肢體的(de)方法。

  十多(duō)年前,軍方的(de)發明(míng)已經可(kě)以讓傷殘軍人(rén)免于完全失去活動能力。在DARPA最新的(de)革命性肢體修複項目中,研究人(rén)員(yuán)已經能夠爲他(tā)們安裝由意識控制的(de)假肢——就像他(tā)們身體的(de)一部分(fēn)一樣。

  這(zhè)些人(rén)造假肢的(de)問世爲這(zhè)些國家服務人(rén)員(yuán)帶來(lái)了(le)恢複正常行動的(de)希望,未來(lái)如果他(tā)們希望的(de)話(huà)甚至還(hái)能再次返回工作崗位。對(duì)那些失去手臂的(de)殘疾退伍軍人(rén)來(lái)說,這(zhè)種名爲LUKE的(de)人(rén)造手臂無疑令人(rén)激動。LUKE手臂能夠将肌肉信号轉變成複雜(zá)的(de)手臂動作,從而給使用(yòng)者帶來(lái)像真實手臂一樣的(de)體驗。

  LUKE項目由美(měi)國DEKA公司開發,由DARPA提供研究資金。大(dà)約100位受傷的(de)退伍軍人(rén)在這(zhè)項突破性研究中扮演著(zhe)重要角色。在研發過程中,他(tā)們幫助測試了(le)LUKE手臂并且提供了(le)反饋信息。LUKE能夠适用(yòng)于各種程度的(de)截肢,包括肩膀、臂彎以上和(hé)以下(xià)等位置的(de)截肢。這(zhè)項技術除了(le)能夠幫助那些受傷的(de)士兵(bīng)之外,還(hái)能夠幫助因爲疾病、創傷和(hé)癌症等情況截肢的(de)患者。

  911事件後,超過1600名美(měi)國作戰人(rén)員(yuán)失去了(le)手、胳膊、腳或者腿。?LUKE手臂能夠讓受傷的(de)士兵(bīng)準确的(de)完成複雜(zá)動作。增強的(de)精度、更大(dà)的(de)力量和(hé)更好的(de)活動幅度能夠讓使用(yòng)者的(de)日常活動變得(de)更加容易。LUKE手臂能夠爲使用(yòng)者提供活動範圍更廣的(de)肩膀,手不僅能夠拿取易碎物(wù)品也(yě)能夠拿起重物(wù),手腕也(yě)變得(de)更加靈活,肘部也(yě)更加強壯。借助這(zhè)種先進的(de)假體,使用(yòng)者将擁有足夠的(de)力量從後備箱裏拿出沉重的(de)包裹,然後将其帶到家中并且擡到一個(gè)高(gāo)台上。

  由于LUKE極高(gāo)的(de)準确度,使用(yòng)者能夠完成那些對(duì)靈敏度和(hé)接觸力量有要求的(de)任務,比如說從冰箱裏拿雞蛋并且打到鍋中來(lái)做(zuò)煎蛋,在拿取雞蛋的(de)過程中并不會打破它。LUKE手臂也(yě)能夠完成其它的(de)工作,比如說在早晨倒一杯橘子汁并舉起杯子,而且不會灑出來(lái)。更廣的(de)活動範圍意味著(zhe)使用(yòng)者能夠夠到背後或者高(gāo)度超過頭頂的(de)高(gāo)層貨架上的(de)物(wù)品。

  中央控制中心接收信号,肌動電流電極能夠從使用(yòng)者的(de)肌肉那裏探測到電流。模式識别技術随後對(duì)神經信号進行破譯,并且将它們轉變成有意識的(de)手臂運動。這(zhè)個(gè)思路并不新鮮,但這(zhè)個(gè)項目的(de)突破之處在于這(zhè)項技術能夠将神經信号傳遞給LUKE手臂,讓使用(yòng)者獲得(de)更佳的(de)操控力、力量和(hé)活動。這(zhè)種設計将多(duō)個(gè)馬達組合到一起,這(zhè)對(duì)于LUKE手臂的(de)使用(yòng)來(lái)說至關重要。

  爲了(le)能夠操控LUKE肢體,使用(yòng)者可(kě)以選擇許多(duō)不同的(de)操控方法。表面肌電電極和(hé)壓力開關就是一種選擇。另外一種選擇是腳踏操控設備,這(zhè)種設備通(tōng)常穿戴在鞋子的(de)上面。最早兩位退伍老兵(bīng)選擇的(de)就是這(zhè)種操控方式。IMU(慣性測量單位)腳踏控制能夠讓使用(yòng)者直觀操控LUKE手臂的(de)動作。

  LUKE手臂也(yě)設計了(le)許多(duō)抓取模式,使用(yòng)者可(kě)以根據所需要的(de)動作提前開啓或者關閉。它的(de)設計也(yě)能夠應對(duì)一些現實中的(de)狀況,比如說天氣和(hé)地勢等。LUKE手臂能夠穿到外面,而且能夠在小雨(yǔ)等環境中正常使用(yòng)。

  此外,新一代拆彈機器人(rén)也(yě)在LUKE項目中得(de)到極大(dà)的(de)提升。這(zhè)些使用(yòng)LUKE手臂的(de)機器人(rén)能夠更好的(de)完成它們的(de)工作。随著(zhe)拆彈機器人(rén)更擅長(cháng)于消除危險的(de)爆炸威脅,這(zhè)意味著(zhe)人(rén)類不需要再以受傷的(de)代價來(lái)完成這(zhè)些任務。這(zhè)項技術不僅能夠幫助我們拯救士兵(bīng)生命,而且也(yě)能夠防止他(tā)們遭受受傷和(hé)截肢的(de)痛苦。

        文章(zhāng)來(lái)源:網易科技

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