手的柔韧度吉尼斯记录是(碳纤维仿生手:高强、

在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校攻读博士学位的Aadeel Akhtar,就已经开始探索一种前沿的仿生假手。这种假手追求的是超越市场上现有产品的速度、实用性和经济性。基于他在博士期间的开创性研究,Akhtar于2015年在美国加利福尼亚州圣地亚哥创建了Psyonic公司,致力于将这款革命性的产品——Ability Hand商业化。

Psyonic公司的假手由两个主要部分组成:一个是定制承窝,它类似于插座,连接到肢体的剩余部分;另一个是手本身。这些承窝的外层采用碳纤维复合材料,由假肢专家根据患者的需求量身定制。而手的组件则是由Psyonic团队内部精心制造,包括电子产品、硅树脂成型、模具制造、复合材料制造、聚合物3D打印和细致的组装工作。

从一开始的原型设计,Akhtar就使用熔融沉积建模(FDM)技术来制作轻质的手掌和手指组件,这个原型是基于在线找到的开源人形机器人蓝图设计的。在经过四个原型的迭代后,他们发现所有外部手部组件使用3D打印的塑料材料并不理想。

Akhtar指出,这些原型手虽然验证了机械原理,但在实际应用中,他们意识到所使用的材料并不耐用。他们开始与病人和临床医生交流,了解到市场上其他由钢和注塑塑料制成的手很容易因日常的小撞击而损坏。“我们想要模仿真实的手——柔韧、灵活,但在关键部位也要坚固。”Psyonic首席机械工程师James Austin解释道。

对于手掌和手背,团队需要一个既结实又轻的材料。在对轻质、耐用材料的探索中,Psyonic最终选择了复合材料。今天的商业版仿生手采用了更薄的3D打印塑料手掌,外面包裹着约2毫米厚的碳纤维复合材料外壳。这一代的仿生手重量为490克,比普通人手的重量轻约20%。Akhtar补充说:“碳纤维在减轻重量方面发挥了关键作用,同时也增强了塑料的强度。”

每只手的碳纤维外壳由两半组成,每一半都是由冷冻环氧树脂夹在两层干碳纤维织物或彩色混合玻璃纤维/碳纤维之间制成的。Psyonic设计和CNC加工了铝制工具,然后将组件真空装袋,在烘箱中固化。完成后,碳纤维外壳被修整、涂上一层透明涂层,然后用环氧树脂粘合到3D打印的手掌组件上。

最终研发出的Ability Hand可以独立地移动每个手指,通过连接在支架内残肢肌肉上的电极传感器或通过蓝牙应用程序进行控制。这只手防水、耐用,并可以复制触感。在美国,它已被联邦医疗保险承保,并且价格合理。

从2019年秋季的限量试运行,到2021年9月在美国的全面发布,Ability Hand已经取得了显著的进步。2022年,Psyonic公司搬迁到了位于美国加利福尼亚州圣地牙的现有工厂。截至目前,已有超过80名患者使用这款仿生手,其中20多名患者正在全球各地的实验室进行研究,包括美国的NASA和瑞士的ETH。这款假手无疑是医学和科技结合的杰出代表,开启了新的可能。

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