全球首款觸摸感應(yīng)仿生手，讓殘障人士重新獲得觸覺(jué)

借助指尖上的傳感器，你可以通過(guò) Ability Hand 感覺(jué)到正在觸摸的事物，它的反應(yīng)速度只有 200 毫秒，比市面上其他類(lèi)似產(chǎn)品更快，成本卻只有一半。Psyonic 的 Ability Hand 通過(guò)震動(dòng)提示使用者接觸到了物體，讓人可以掌控抓握力度和放手時(shí)機(jī)。

在與父母一同造訪巴基斯坦時(shí)，七歲的 Aadeel Akhtar 遇見(jiàn)了一個(gè)失去右腿的同齡女孩。那是他第一次遇到截肢患者。女孩的家人負(fù)擔(dān)不起給她做假肢的費(fèi)用，所以她用一根樹(shù)枝作為拐杖來(lái)幫助自己走路。從那時(shí)起，Akhtar 就決定有朝一日開(kāi)發(fā)出價(jià)格合理的假肢。

21 年后，也就是 2015 年，這位 IEEE 成員創(chuàng)立了一家名為 Psyonic 的公司，致力于設(shè)計(jì)和制造先進(jìn)的、價(jià)格合理的假肢。這家總部位于伊利諾伊州香檳市的初創(chuàng)公司于 9 月發(fā)布了其第一款產(chǎn)品——Ability Hand。它是市場(chǎng)上速度最快的仿生手，也是唯一一款具有觸摸反饋能力的手。

這款假肢使用壓力傳感器通過(guò)振動(dòng)來(lái)模擬觸覺(jué)，它的功能幾乎就像一只真正的人手。輕質(zhì)假肢上的所有五個(gè)手指都可以彎曲和伸展，目前共可以配置 32 種不同的抓握模式。

「對(duì)我們來(lái)說(shuō)，最重要的是為人們提供一種功能強(qiáng)大的假肢，讓他們能夠做他們從未想過(guò)能再次做到的事情，」Akhtar 說(shuō)道。在美國(guó)，這款產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)放給了年齡超過(guò) 13 歲的適用者，價(jià)格甚至低至個(gè)人補(bǔ)充醫(yī)保（Medicare）范圍之內(nèi)。

在如今的成果背后，是 Aadeel Akhtar 些許曲折的求學(xué)經(jīng)歷：他最初想作為一名醫(yī)生，并在 2007 年獲得了芝加哥洛約拉大學(xué)的生物學(xué)學(xué)士學(xué)位，但在繼續(xù)求學(xué)期間，他參與了計(jì)算機(jī)科學(xué)課程并改變了興趣。

「我喜歡工程學(xué)、編程和構(gòu)建事物，」Akhtar 說(shuō)道?！肝蚁胝业揭环N方法，將我對(duì)工程和醫(yī)學(xué)的興趣結(jié)合起來(lái)?！?/p>

Aadeel Akhtar 在 2008 年獲得了洛約拉大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)碩士學(xué)位。兩年后他被伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校的「醫(yī)學(xué)學(xué)者計(jì)劃」錄取，該計(jì)劃允許學(xué)生同時(shí)獲得醫(yī)學(xué)博士和普通博士學(xué)位。Akhtar 于 2016 年獲得了電氣和計(jì)算機(jī)工程碩士學(xué)位以及神經(jīng)科學(xué)博士學(xué)位，但至今尚未完成醫(yī)學(xué)學(xué)位。

他在博士期間的研究重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)最終成為機(jī)械手的東西。

2014 年，他和另一位研究生 Mary Nguyen 與 Range of Motion 項(xiàng)目進(jìn)行了合作，這是一個(gè)非營(yíng)利組織，為世界各地買(mǎi)不起假肢的人提供設(shè)備。Akhtar 和 Nguyen 飛往厄瓜多爾的基多，在 Juan Suquillo 身上測(cè)試他們的產(chǎn)品，后者在 1979 年厄瓜多爾和秘魯之間的邊境戰(zhàn)爭(zhēng)中失去了左手。

他們開(kāi)發(fā)的機(jī)械手讓 Suquillo 三十五年來(lái)第一次能夠?qū)⒛粗负褪持改蠛显谝黄?。患者?bào)告說(shuō)，由于獲得了假肢，他感覺(jué)自己的一部分生活恢復(fù)了。Akhtar 表示，在那次反饋之后，他希望「每個(gè)人都能像 Juan 一樣在使用我們的產(chǎn)品時(shí)獲得同樣的感覺(jué)。」

從那次旅行回來(lái)后不久，Akhtar 創(chuàng)立了 Psyonic。為了獲得有關(guān)如何運(yùn)營(yíng)公司的建議并贏得啟動(dòng)資金，他帶著仿生手項(xiàng)目加入了伊利諾伊大學(xué)的 Cozad 風(fēng)險(xiǎn)投資挑戰(zhàn)。Psyonic 在多個(gè)項(xiàng)目中獲得了第一名并獲得了 1 萬(wàn)美元獎(jiǎng)金。這家初創(chuàng)公司還在 2015 年獲得了 1.5 萬(wàn)美元的三星研究創(chuàng)新獎(jiǎng)。從那時(shí)起，Psyonic 獲得了來(lái)自伊利諾伊大學(xué)科技企業(yè)家中心和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助。

這家初創(chuàng)公司目前擁有 23 名員工，包括工程師、公共衛(wèi)生專(zhuān)家、社會(huì)工作者和醫(yī)生。

Psyonic 的人造手重 500 克，大約和成人真手的平均重量一致。Akhtar 介紹說(shuō)，大多數(shù)假手要比它再重 20% 左右。Ability Hand 包含六個(gè)安裝在碳纖維外殼中的電機(jī)。它有硅膠手指、電池組和放置在患者殘肢上的肌肉傳感器。如果患者肘部以下截肢，兩個(gè)肌肉傳感器也可以放置在他 / 她完整的前臂肌肉上。人們能夠使用這些傳感器來(lái)控制手的運(yùn)動(dòng)和抓握。

和其他人們常見(jiàn)的智能設(shè)備一樣，Ability Hand 通過(guò)藍(lán)牙連接到智能手機(jī)應(yīng)用程序上，為用戶提供了另一種配置和控制手部動(dòng)作的方式。Ability Hand 的軟件通過(guò) APP 自動(dòng)更新。Psyonic 表示，機(jī)械手的電池可以在一小時(shí)內(nèi)充滿電。

Akhtar 和他設(shè)計(jì)的機(jī)械手。今年夏天，34 歲的 Akhtar 入選了麻省理工科技評(píng)論的全球 35 名 35 歲以下創(chuàng)新者名單。

Akhtar 表示，在與使用假手的患者們交談時(shí)，他們反饋的問(wèn)題主要是缺乏感覺(jué)、經(jīng)常失效的問(wèn)題。

為了讓患者重新獲得觸覺(jué)，Ability Hand 在食指、小指和拇指上裝有壓力傳感器。當(dāng)患者接觸物品時(shí)，他會(huì)感覺(jué)到皮膚上的振動(dòng)模仿觸覺(jué)。當(dāng)用戶接觸物體時(shí)，假肢使用這些振動(dòng)來(lái)提醒用戶，并指示人抓住物體的力度，提示何時(shí)需要放開(kāi)。

大多數(shù)假肢損壞的原因是因?yàn)樗鼈冇伤芰?、木材或金屬等剛性材料制成，?dāng)它們碰到堅(jiān)硬的表面時(shí)不會(huì)彎曲。Akhtar 說(shuō)道，Psyonic 選擇使用橡膠和硅膠制作手指，這些手指很靈活，可以承受很大的力，Ability Hand 也是有防水能力的。

「最近我們把它放在烘干機(jī)里 10 分鐘，完全沒(méi)問(wèn)題，」Akhtar 說(shuō)道。

究竟怎樣才算得上足夠堅(jiān)固？為了測(cè)試機(jī)械手的耐用性，Akhtar 與 2018-2019 年美國(guó)殘疾人鐵人三項(xiàng)全國(guó)冠軍 Dan St. Pierre 進(jìn)行了角力。

「我們希望盡可能提高肢體差異患者的生活質(zhì)量。看到 Ability Hand 在如此短的時(shí)間內(nèi)已經(jīng)對(duì)人們產(chǎn)生的影響，這激勵(lì)了我們繼續(xù)前進(jìn)。」Akhtar 說(shuō)道。

下一步是讓觸覺(jué)更加精細(xì)，Psyonic 及其合作伙伴正在研究如何改進(jìn)假手。一些合作伙伴，包括芝加哥的 Ryan AbilityLab 和匹茲堡大學(xué)正在研發(fā)大腦和脊髓植入物，這可以幫助患者控制假肢。植入物可以刺激控制感覺(jué)攝入的大腦區(qū)域，當(dāng)假肢的手指觸碰到物體時(shí)，植入物會(huì)向大腦發(fā)送信號(hào)，讓患者感受到觸感。

參考內(nèi)容：

https://spectrum.ieee.org/bionic-hand-simulates-touch