首页 > 科技动态 > 内容

残疾的人士需要什么样的“机械手”？

发布于：2024-06-17 编辑：匿名来源：网络

作者｜Britt Young来源｜从地球到月球），描述了一群内战中的残疾退伍军人如何“克服”自己的残疾并建造了一艘火箭飞船。

艺术来源于生活。

在写作过程中，凡尔纳了解到美国内战期间发生了60多起截肢事件。

得益于政府资助和高科技企业申请的相关专利，这场内战开启了美国的“现代假肢技术时代”。

如果说两次世界大战巩固了欧洲和美国的营利性假肢产业，那么过去二十年的反恐战争则让它在全球范围内迅速发展成为价值60亿美元的产业。

然而，假肢行业的真正市场实际上是民用。

结合上下文来看，大约有1000名美国士兵和1000名英国士兵在伊拉克和阿富汗失去了肢体，但仅在美国，每年就有18万人接受截肢，全国有1万多人致残。

更不幸的是，每年有1到4名患有身体残疾的儿童出生，其中就包括本报告的原作者布里特·杨(Britt Young)。

前作者 Britt Young 和她的 Ottobock iLimb 仿生手臂 | GABRIELA HASBUN IEEE 今天，设计假肢的人往往是身体健全的工程师，而不是残疾的人士。

这些产品承载着设计师对高科技和卓越仿真能力的梦想。

这种对技术的追求甚至让它忽略了假肢的真正目的——首先满足使用者的需求。

“我尝试过市场上许多最先进的假肢装置，由于先天性疾病，我是美国第一批接受肌电假手的婴儿之一，”布里特·杨写道。

“肌电假手”是一种由佩戴者的肌肉控制的电子设备，通过假肢接受腔中的传感器放松或收紧。

市场上仍然存在各种类型的“假手”。

它们的共同特点是，都在努力实现对人手的完美模拟：要么牺牲美观，要么牺牲功能。

开发者们似乎陷入了一场“仿生手”的军备竞赛：短短十几年的时间，仿生手已经从爪状结构进化为多抓握的精密仿人手，其中最昂贵的甚至要花费数万美元美元。

同样，假肢的开发也变得越来越昂贵，甚至被认为是一项高风险的事业。

“从电力的发明到太空旅行，每一项创新都始于足够的疯狂，Atom Limbs 也不例外，”假肢初创公司 Atom Limbs 的首席执行官泰勒·海耶斯 (Tyler Hayes) 在他最终从投资者那里筹集的筹款视频中表示。

到一万块钱。

然而，经过激烈的创新，行业真的取得了进步吗？我们需要回到最初的问题：残疾人士真正需要假肢的目的是什么？假肢的“仿真陷阱” 近年来，仿生手的研究主要集中在如何开发不同的握持方式，这导致市场上产品的价格水涨船高。

然而，这些看似神奇的仿生技术却可以帮助残疾的人士挤压手柄，将拇指放在食指上；或者以优雅的方式将信用卡递给对面的人，但它们无法帮助人们完成一些无法完成的日常任务。

关门等普通任务。

“虽然仿生设备很酷，但它显然并不比按照我的方式做事更好，有时还需要我的腿和脚的帮助，”布里特·杨说。

事实上，当布里特第一次有机会与伦敦帝国理工学院的机器学习学者 Ad Spiers 交谈时，已经是深夜了，他仍然对仿生手感到兴奋。

作为当前研究的焦点，斯皮尔斯表示，“从当今假肢的现实到科幻作品/动漫的幻想，拟人化的机械手是不可避免的。

”在斯皮尔斯看来，假肢开发商过于关注形式而不是功能本身。

。

“我走访的大学机器智能系都至少有一款模拟机器人正在研发过程中。

这就是未来的样子，但我们总会找到更好的方法。

”为了了解残疾人士如何使用他们的设备，斯皮尔斯开展了一项研究，使用戴在受试者头上的摄像头来记录八名单侧截肢或先天性肢体差异患者的日常活动。

去年发表在 IEEE 上的研究结果包括一些仿生手以及身体动力学系统如何利用通过电缆传输的肩膀、胸部和上臂的运动来操作假肢末端的机械抓手。

视频中可以看到，即使是经验丰富的“老手”，在使用假手时也会出现笨拙、错误的行为。

Atom Limbs 开发的肌电模拟手臂 |原子肢体事实上，这项研究显示，只有19%的受试者在整个拍摄过程中使用了假肢装置，而其中，假肢的作用更多的是在身体上支撑物体，以腾出另一只正常的手。

使用非机动夹具或简单设备的人们比更复杂的假肢设备更快、更流畅地完成任务。

斯皮尔斯和他的团队发现，“肌电单握装置”和更先进的“肌电多关节多握肌电手”在使用上几乎没有区别——只不过人们倾向于避免使用后者来悬挂物体，它似乎。

这是因为害怕破坏它们。

“我们可以感觉到，那些拥有更昂贵的多握式肌电手的人对它们持怀疑态度，”斯皮尔说。

这并不奇怪，因为它们大多数成本超过 20 美元，难以用于保险报销，并且需要频繁的专业支持来更改持有模式和其他设置。

整个修复过程既昂贵又耗时。

尽管一些初创公司正在尝试新的商业化方法——“订阅模式”——让消费者可持续地支付维修费用……理想情况下，这些流程应该更容易、更灵活。

尽管研究得出的结论是“复杂的装置并不等于有效使用”，但斯皮尔斯认为，当今大多数假肢研发机构仍然专注于改变昂贵的高科技仿生手的抓取模式。

“任何与抓取没有直接关系的东西都将被丢弃，”他说。

“手”的演变如果我们确信是我们的手确认了我们人类的身份，而让手更加独特的是它的抓握能力，那么假肢行业最宏伟的蓝图实际上取决于我们的手腕。

然而，追求更极致的抓地力并不总是现实世界中永恒的追求。

事实上，历史表明，人们并不总是专注于完美地重塑双手。

手的概念已经发展了几个世纪。

“手是操纵工具的工具。

”亚里士多德在《灵魂论》中也描述过，他认为“人类被刻意赋予了一双灵活的双手，因为只有我们拥有聪明的大脑，可以灵活运用它。

”手不只是一种工具，而是一种理解或“把握”的工具世界，这不仅仅是字面意思。

多年来，亚里士多德的思想引起了文艺复兴时期的艺术家和思想家的共鸣。

在此基础上，达芬奇提出手是大脑与世界保持联系的中介。

在他对人手的解剖和插图中，他不遗余力地研究其主要组成部分，从而引发了对人体解剖学的兴趣。

时间推进到18世纪中叶，随着全球工业革命的到来，更加“机械”的世界观开始出现，生物和机器之间的界限变得模糊。

斯坦福大学历史学教授杰西卡·里斯金 (Jessica Riskin) 在 2018 年的文章《十八世纪事件》中写道，“1830 年代至 1890 年代是一个模拟时代，机械师极其认真地尝试缩小生命体和人造物体。

“这一时期，假肢的设计发生了重大变化：16世纪的机械假肢由铁和弹簧制成，非常重，而18世纪的身体驱动假肢则使用滑轮系统来弯曲身体。

沃尔夫·史怀哲 (Wolf Schweitzer) 表示，到 18 世纪末，金属逐渐被皮革、羊皮纸和软木等更适合日常需求的软材料所取代。

苏黎世法医研究所的法医病理学家，也是一名截肢者。

Hosmer Hook（左图）最初设计于 1998 年，是一款符合人体工程学设计的终端设备，至今仍在使用。

将钉子钉入木头时，使用锤子工具（如右图）通常比抓取工具更有效 |他尝试过各种假肢装置，并拥有丰富的使用经验。

他认为，进入21世纪，残疾器械的设计正在朝着更加正确的方向发展。

“比如21世纪诞生的人体动力分体钩就更现代，因为它的设计打破了人手的传统结构模型。

” “这款以身体为动力的模拟手臂，至今仍能看到那个时代工业社会的人机关系。