机器之心报道充气软体神经假肢手富有弹性|机器人充气义肢，成本仅为0.5磅

机器之心报道
充气软体神经假肢手富有弹性，能提供实时触觉控制，重约0.5磅，且成本仅为同类义肢的几分之一。

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在传统的类人体义肢之外，越来越多的学界和业界机构都在开发高度铰接的仿生肢体，旨在感知人类用户剩余的肌肉信号，并委托机器人模拟他们的预期动作。
但这种高科技带来的灵巧度，往往伴随着极高的经济成本。智能义肢的价格可能达到数万美元，而且是用金属骨架打造的，同时携带着沉重的电机。
近日，上海交通大学和MIT的研究者介绍了一种柔软、轻便、低成本的智能义肢。它重约0.5磅，组件成本总计约500美元，这仅是其他更坚固的智能义肢的重量及材料成本的一小部分。
在测试中，一名志愿者能够在日常活动中熟练地使用该软体义肢，例如用该义肢拿起蛋糕来吃：

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端起高脚酒杯来喝红酒，再稳稳地把高脚杯放回原处：

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甚至可以只用几根手指拿薯片吃：

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或者拉动电脑包拉链：

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这位志愿者不仅能操纵该软体义肢来拿取物体，还能抚摸一只猫：

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并且研究人员在实验中发现，这种有触觉反馈系统设计的义肢恢复了残肢志愿者的一些原始感觉。新设计非常耐用，在被锤子敲击或被汽车碾压后能迅速恢复。
论文的作者包括上海交通大学机械与动力工程学院机器人研究所朱向阳、谷国迎教授和麻省理工学院赵选贺教授等，上海交通大学为论文第一作者和通讯作者单位，博士研究生张宁斌为论文共同第一作者。目前研究已经发表在《自然·生物医学工程》（NatureBiomedicalEngineering）。
赵选贺教授表示：「这尚未成为产品，但与现有的智能义肢相比，其性能可相媲美或者更优。对于低收入家庭来说，这种软义肢的成本非常低，潜力巨大。」
这种柔韧的新设计与动画电影《超能陆战队》里的充气机器人大白有着惊人的相似之处。这款人造义肢由柔软的商用弹性体EcoFlex（共聚酯）制成，包括五个气球状手指，每个手指都镶嵌了纤维段，类似于实际手指中的关节骨，弯曲的手指连接到形状像人手的3D打印「手掌」。
不像大多数智能义肢那样使用安装的电动机控制每个手指，这款义肢使用一个简单的气动系统来精确地给手指充气，并在特定位置使其弯曲。该系统包括一个小型泵和阀门，可佩戴在腰部，因此明显减轻了义肢本身的重量。
为了测试充气手，研究人员招募了两名志愿者，每人都有上肢截肢。配备神经义肢以后志愿者们会通过反复收缩手臂肌肉，同时想象进行几个常见的抓握来使用它。
完成15分钟的训练后，志愿者会进行一系列标准化测试，以展示手动力量和灵活性。这些任务包括叠棋子、翻页、用钢笔书写、举起重球以及捡起草莓和面包等易碎物品。他们使用更坚固的市售仿生手重复了相同的测试，发现充气义肢在大多数任务中与其刚性对应物一样好，甚至更好。
论文中的图展示了志愿者还可以完成握住钳子、抽取纸巾、握手等难度较大的行为：