陈根：新型智能义肢，仅约292克

文|陈根

在日常生活、工作和人际交往中，手的敏捷性和协调性意义重大。对于因先天、外伤、疾病等遭遇截肢的人来说，往往有难以言喻的生活不变和心理创伤。此时，佩戴假肢可以帮助他们“修复”肢体的残缺，并对心理有所抚慰。

当前，仿生机械手已越发接近于真正的智能人形假肢。其通常由人体表面的肌电信号控制，以产生相应动作，帮助伤残者完美地实现用手表达。同时，一些工业机械手还能在特殊环境中，代替人类做一些特殊操作。

可以说，高度衔接的仿生肢体不但可以感知使用者的残余肌肉信号，而且能够以机器人方式模仿佩戴者的预期动作。但获得这种灵巧性代价也是很高的——可能要花费数万美元，而且配备的电机也可能又重又硬。

针对这一问题，近日，来自上海交通大学、麻省理工学院的科学家们联合设计出了一款柔软、轻巧且可能实现低成本制作的神经义肢。这种义肢既灵活又柔软，重约 292 克，成本约为 500 美元，无论是重量还是价格，都低于刚性智能义肢。

该义肢由5个柔软的手指和1个可提供6个活动自由度的手掌组成，每个手指都嵌入了 2-3 个具有特定长度的刚性纤维段，用于模仿人类手掌的拇指或其他手指的关节骨。

与大多数神经义肢使用电动机控制的方法不同，该义肢使用了气动系统来精确地给手指充气，并将它们弯曲到特定的位置。气动柔性手指的设计具有成本低、重量轻和可扩展制造的优点，可以穿在腰间，这就大大减轻了义肢的重量。

此外，研究人员在义肢的每个指尖上都安装了一个压力传感器，当触摸或挤压该传感器时，会产生与感受到的压力成正比的电信号。而且，每个传感器都连接到截肢者残肢上的特定位置，当义肢的拇指被按压时，用户就有所感觉。

实验中，志愿者们可以通过反复收缩手臂肌肉，灵活地使用义肢进行日常活动，例如吃饼干、拿电脑，甚至是与人握手、抚摸狗狗等。

在接下来的研究中，或许可以通过对手指施加更硬的弹性体和更高的气动压力，来优化系统性能。未来，这种柔软、量轻、低成本的神经义肢具有很大的应用潜力，且可能会推动个性化神经义肢发展。