文|陳根

在日常生活、工作和人際交往中，手的敏捷性和協(xié)調(diào)性意義重大。對(duì)于因先天、外傷、疾病等遭遇截肢的人來(lái)說(shuō)，往往有難以言喻的生活不變和心理創(chuàng)傷。此時(shí)，佩戴假肢可以幫助他們“修復(fù)”肢體的殘缺，并對(duì)心理有所撫慰。

當(dāng)前，仿生機(jī)械手已越發(fā)接近于真正的智能人形假肢。其通常由人體表面的肌電信號(hào)控制，以產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，幫助傷殘者完美地實(shí)現(xiàn)用手表達(dá)。同時(shí)，一些工業(yè)機(jī)械手還能在特殊環(huán)境中，代替人類做一些特殊操作。

可以說(shuō)，高度銜接的仿生肢體不但可以感知使用者的殘余肌肉信號(hào)，而且能夠以機(jī)器人方式模仿佩戴者的預(yù)期動(dòng)作。但獲得這種靈巧性代價(jià)也是很高的——可能要花費(fèi)數(shù)萬(wàn)美元，而且配備的電機(jī)也可能又重又硬。

針對(duì)這一問(wèn)題，近日，來(lái)自上海交通大學(xué)、麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們聯(lián)合設(shè)計(jì)出了一款柔軟、輕巧且可能實(shí)現(xiàn)低成本制作的神經(jīng)義肢。這種義肢既靈活又柔軟，重約 292 克，成本約為 500 美元，無(wú)論是重量還是價(jià)格，都低于剛性智能義肢。

該義肢由5個(gè)柔軟的手指和1個(gè)可提供6個(gè)活動(dòng)自由度的手掌組成，每個(gè)手指都嵌入了 2-3 個(gè)具有特定長(zhǎng)度的剛性纖維段，用于模仿人類手掌的拇指或其他手指的關(guān)節(jié)骨。

與大多數(shù)神經(jīng)義肢使用電動(dòng)機(jī)控制的方法不同，該義肢使用了氣動(dòng)系統(tǒng)來(lái)精確地給手指充氣，并將它們彎曲到特定的位置。氣動(dòng)柔性手指的設(shè)計(jì)具有成本低、重量輕和可擴(kuò)展制造的優(yōu)點(diǎn)，可以穿在腰間，這就大大減輕了義肢的重量。

此外，研究人員在義肢的每個(gè)指尖上都安裝了一個(gè)壓力傳感器，當(dāng)觸摸或擠壓該傳感器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與感受到的壓力成正比的電信號(hào)。而且，每個(gè)傳感器都連接到截肢者殘肢上的特定位置，當(dāng)義肢的拇指被按壓時(shí)，用戶就有所感覺(jué)。

實(shí)驗(yàn)中，志愿者們可以通過(guò)反復(fù)收縮手臂肌肉，靈活地使用義肢進(jìn)行日?；顒?dòng)，例如吃餅干、拿電腦，甚至是與人握手、撫摸狗狗等。

在接下來(lái)的研究中，或許可以通過(guò)對(duì)手指施加更硬的彈性體和更高的氣動(dòng)壓力，來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)性能。未來(lái)，這種柔軟、量輕、低成本的神經(jīng)義肢具有很大的應(yīng)用潛力，且可能會(huì)推動(dòng)個(gè)性化神經(jīng)義肢發(fā)展。