麻省理工上海交大开发低成本软体假肢 提供实时触觉控制

尽管许多截肢者可能不得不使用静态的假肢，但最近在铰接式机器人假肢和感觉反馈方面的进展，使一些设备得以商业化，这些设备可以接收残余的肌肉信号并将其转换成手部动作。但这种技术可能很重，而且成本很高。

来自麻省理工学院和上海交通大学工程团队的软体假肢据说重约半磅（约225克），部件总成本约为500美元，使其有可能更加实惠，也更容易使用。新系统中的手指是由一种名为EcoFlex市售柔软弹性材料制成的，其中嵌入了类似骨头的纤维段。这些都连接到一个3D打印的支架上，形状像人类的手掌。

麻省理工学院的装置没有安装电机来控制每个手指模块，而是利用一个小泵和用户腰部的阀门（以保持假体本身的重量），精确地给手指充气，形成特定的形状。而这个气动系统是通过连接在用户肢体上的EMG传感器控制的。利用计算机建模，研究人员设计了一个控制器，将手指充气成类似于五种常见的抓握动作，包括捏住、握拳和捏住手掌。

然后用一种将肌肉信号转换为这种抓握类型的算法对控制器进行编程，以完成常见的任务，如拿酒杯，传感器采集的肌肉信号被控制器转换为合适的压力，然后每个手指被泵充气，以形成所需的抓握形状。该团队还在每个指尖上安装了一个压力传感器，然后将它们全部连接到用户残肢的特定区域，以提供实时触觉反馈。

两名志愿者接受了训练，让他们在脑海中想象五种常见的抓握方式时收缩手臂上的肌肉，然后负责进行手工力量和灵活性测试，例如堆叠跳棋、用笔写字、拿起脆弱的物体和举起重球。志愿者们报告说，麻省理工学院的系统在大多数任务中与市售刚性假肢一样好，甚至更好。

其中一名志愿者在日常使用中有效地展示了该设备，他能够掌握诸如锤子和钳子之类的东西，使用柔软的假肢吃蛋糕和苹果等食物，甚至与人握手。在蒙住眼睛的情况下，志愿者还能够确定哪根手指被研究人员触摸过，并识别放在手中不同大小的瓶子。

该设计已经申请了专利，并且在潜在的商业化之前继续改进传感能力和运动范围。