美研發(fā)機械手臂:助老兵恢複正常生活
2017-11-21
據福克斯新聞(foxnews)報道(dào),美國(guó)軍人為國(guó)家做出了許多犧牲,超過(guò)1600名軍人在伊拉克和阿富汗戰場上遭受失去肢體的傷痛。直到(dào)現在,依然沒(méi)有什麼(me)好(hǎo)的辦法來幫助這(zhè)些傷殘軍人,修複手術的質量也完全無法滿足這(zhè)些無私奉獻的軍人。美國(guó)國(guó)防部高等研究計劃局(DARPA)一直在尋找一種(zhǒng)修複肢體的方法。
十多年前,軍方的發(fā)明已經(jīng)可以讓傷殘軍人免于完全失去活動能(néng)力。在DARPA最新的革命性肢體修複項目中,研究人員已經(jīng)能(néng)夠為他們安裝由意識控制的假肢——就(jiù)像他們身體的一部分一樣(yàng)。
這(zhè)些人造假肢的問世為這(zhè)些國(guó)家服務人員帶來了恢複正常行動的希望,未來如果他們希望的話甚至還(hái)能(néng)再次返回工作崗位。對(duì)那些失去手臂的殘疾退伍軍人來說(shuō),這(zhè)種(zhǒng)名為LUKE的人造手臂無疑令人激動。LUKE手臂能(néng)夠將(jiāng)肌肉信号轉變成(chéng)複雜的手臂動作,從而給使用者帶來像真實手臂一樣(yàng)的體驗。
LUKE項目由美國(guó)DEKA公司開(kāi)發(fā),由DARPA提供研究資金。大約100位受傷的退伍軍人在這(zhè)項突破性研究中扮演著(zhe)重要角色。在研發(fā)過(guò)程中,他們幫助測試了LUKE手臂并且提供了反饋信息。LUKE能(néng)夠适用于各種(zhǒng)程度的截肢,包括肩膀、臂彎以上和以下等位置的截肢。這(zhè)項技術除了能(néng)夠幫助那些受傷的士兵之外,還(hái)能(néng)夠幫助因為疾病、創傷和癌症等情況截肢的患者。
911事(shì)件後(hòu),超過(guò)1600名美國(guó)作戰人員失去了手、胳膊、腳或者腿。?LUKE手臂能(néng)夠讓受傷的士兵準确的完成(chéng)複雜動作。增強的精度、更大的力量和更好(hǎo)的活動幅度能(néng)夠讓使用者的日常活動變得更加容易。LUKE手臂能(néng)夠為使用者提供活動範圍更廣的肩膀,手不僅能(néng)夠拿取易碎物品也能(néng)夠拿起(qǐ)重物,手腕也變得更加靈活,肘部也更加強壯。借助這(zhè)種(zhǒng)先進(jìn)的假體,使用者將(jiāng)擁有足夠的力量從後(hòu)備箱裡(lǐ)拿出沉重的包裹,然後(hòu)將(jiāng)其帶到(dào)家中并且擡到(dào)一個高台上。
由于LUKE極高的準确度,使用者能(néng)夠完成(chéng)那些對(duì)靈敏度和接觸力量有要求的任務,比如說(shuō)從冰箱裡(lǐ)拿雞蛋并且打到(dào)鍋中來做煎蛋,在拿取雞蛋的過(guò)程中并不會(huì)打破它。LUKE手臂也能(néng)夠完成(chéng)其它的工作,比如說(shuō)在早晨倒一杯橘子汁并舉起(qǐ)杯子,而且不會(huì)灑出來。更廣的活動範圍意味著(zhe)使用者能(néng)夠夠到(dào)背後(hòu)或者高度超過(guò)頭頂的高層貨架上的物品。
中央控制中心接收信号,肌動電流電極能(néng)夠從使用者的肌肉那裡(lǐ)探測到(dào)電流。模式識别技術随後(hòu)對(duì)神經(jīng)信号進(jìn)行破譯,并且將(jiāng)它們轉變成(chéng)有意識的手臂運動。這(zhè)個思路并不新鮮,但這(zhè)個項目的突破之處在于這(zhè)項技術能(néng)夠將(jiāng)神經(jīng)信号傳遞給LUKE手臂,讓使用者獲得更佳的操控力、力量和活動。這(zhè)種(zhǒng)設計將(jiāng)多個馬達組合到(dào)一起(qǐ),這(zhè)對(duì)于LUKE手臂的使用來說(shuō)至關重要。
為了能(néng)夠操控LUKE肢體,使用者可以選擇許多不同的操控方法。表面(miàn)肌電電極和壓力開(kāi)關就(jiù)是一種(zhǒng)選擇。另外一種(zhǒng)選擇是腳踏操控設備,這(zhè)種(zhǒng)設備通常穿戴在鞋子的上面(miàn)。最早兩(liǎng)位退伍老兵選擇的就(jiù)是這(zhè)種(zhǒng)操控方式。IMU(慣性測量單位)腳踏控制能(néng)夠讓使用者直觀操控LUKE手臂的動作。
LUKE手臂也設計了許多抓取模式,使用者可以根據所需要的動作提前開(kāi)啟或者關閉。它的設計也能(néng)夠應對(duì)一些現實中的狀況,比如說(shuō)天氣和地勢等。LUKE手臂能(néng)夠穿到(dào)外面(miàn),而且能(néng)夠在小雨等環境中正常使用。
此外,新一代拆彈機器人也在LUKE項目中得到(dào)極大的提升。這(zhè)些使用LUKE手臂的機器人能(néng)夠更好(hǎo)的完成(chéng)它們的工作。随著(zhe)拆彈機器人更擅長(cháng)于消除危險的爆炸威脅,這(zhè)意味著(zhe)人類不需要再以受傷的代價來完成(chéng)這(zhè)些任務。這(zhè)項技術不僅能(néng)夠幫助我們拯救士兵生命,而且也能(néng)夠防止他們遭受受傷和截肢的痛苦。
文章來源:網易科技