学术|上海交大、MIT团队联合研发新型智能假手，仅约292克学术|投稿

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文丨学术头条，作者丨XT，编审丨寇建超

据统计，全球有超过 500 万人正经受着失去上肢的痛苦，上肢截肢给患者的生活带来了灾难性的伤害。
【学术|上海交大、MIT团队联合研发新型智能假手，仅约292克】尽管人工义肢已取得了长足的进步，不仅可以帮助截肢患者恢复肢体功能，还可以极大地调整他们的心理状态，但大多数人使用的义肢仍以美容装置或功能性钩状抓手为主。
如今，除了传统的类人体模型附属物外，越来越多的商业神经义肢走入市场，高度铰接的仿生肢体可感知使用者的残余肌肉信号，并以机器人方式模仿佩戴者的预期动作。
但获得这种灵巧性是有代价的，神经义肢可能要花费数万美元，而且需要围绕金属骨架建造，配备的电机也可能又重又硬。
近日，来自上海交通大学、麻省理工学院的科学家们设计出了一款柔软、轻巧且可能实现低成本制作的神经义肢。他们通过让截肢患者进行一些日常活动（比如撸猫、拉行李箱的拉链、倒一箱果汁）来测试这种义肢的性能。在某些情况下，这种义肢表现出的性能优于那些相对坚硬的神经义肢。
相关研究以 “A soft neuroprosthetic hand providing simultaneous myoelectric control and tactile feedback” 为题，发表在 Nature Biomedical Engineering 上，上海交通大学机械与动力工程学院谷国迎教授、朱向阳教授，以及麻省理工学院机械工程系赵选贺教授为该论文的共同一作和共同通讯作者，另一位一作为上海交通大学博士生 Ningbin Zhang 。

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（来源：Nature Biomedical Engineering）
这种义肢既柔软又富有弹性，重约 292 克，成本总额约为 500 美元，无论是重量还是价格，都低于刚性智能义肢。研究人员发现，这种设计有触觉反馈系统的义肢还恢复了志愿者残肢的一些原始感觉。而且，这种义肢也出乎意料的耐用，在被锤子敲击或被汽车碾压后能迅速恢复。
对此，赵选贺表示，“这还不是一个产品，但其性能已经类似或优于现有的神经义肢，我们对此感到兴奋。对于低收入家庭的截肢患者来说，这种软义肢的成本非常低，具有巨大的应用潜力。”
在未来的研究中，通过对手指使用更硬的弹性体和施加更高的气动压力，可以潜在地增加柔软手指的抓取力，采用先进的肌电解码算法和感觉反馈方法，也能优化系统性能。这种柔软、重量轻、低成本的神经义肢必将推动个性化神经义肢手的发展。
“硬核” 的柔软义肢这种义肢柔韧的新设计源于柔软、有弹性的商用材料 EcoFlex，与动画电影《超能陆战队》（Big Hero 6）中的充气机器人大白（Baymax）有着惊人的相似之处。
这个柔软的神经义肢手由 5 个柔软的手指和 1 个可以提供 6 个活动自由度的手掌（通过 3D 打印而成）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。