自然子刊报道研讨设计操作感知一体化的软体神经假肢手

起源：上海交年夜 2021-08-24 20:08

近期，《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）在线颁发了上海交通年夜学机器与能源工程学院机械人研讨所朱背阴、谷国迎传授和麻省理工学院赵选贺传授的单干论文“操作感知一体化的软体神经假肢手”（A soft neuroprosthetic hand providing simultaneous myoelectric co

近期，《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）在线颁发了上海交通年夜学机器与能源工程学院机械人研讨所朱背阴、谷国迎传授和麻省理工学院赵选贺传授的单干论文“操作感知一体化的软体神经假肢手”（A soft neuroprosthetic hand providing simultaneous myoelectric control and tactile feedback）。上海交通年夜学为论文第一作者和通信作者单元，博士研讨生张宁斌为论文独特第一作者。该论文也被Nature以“A tough prosthetic hand obeys the muscles’ commands”为题，作为研讨亮点报道。

软体神经假肢手具备六个被动自在度，在气压驱动下可完成多种乖巧抓握手势。每个手指具备内嵌多段散布式硬质构造层的纤维加强软体构造，在气压驱动下具备一个蜿蜒自在度。特殊是拇指具备一个额定的自在度，用于完成对掌活动。此外，手指固有的和婉性使其在面临柔软、易碎物体时也可能进行自顺应抓握。

驱动节制硬件设计采取散布式模块化思绪。微型泵、阀、电路板、电池等器件可装在轻量化腰包中，气动软体手指、传感器等位于机器抄本体中，腰包与机器手中的硬件通过暗藏的气管和电线进行连贯。依据必要，一切器件均可集成于假肢的接管腔内。接管腔中嵌入了四个定制的肌电传感器，用来记载残肢目的肌肉的外表肌电旌旗灯号，并解码截肢患者的活动用意。各个软体手指的指尖内置了水凝胶-弹性体混合构造的柔性压力传感器，并集成了电触觉体系，具有触觉压力等内部感知信息的神经反应功效，可完成假肢手与神经体系的双向闭环节制。

为了评价软体神经假肢手的使用性能，两位截肢患者按指定范式别离实现了软体假肢手和刚性假肢手的尺度量化测试试验。试验成果统计阐发标明，软体假肢手在速率和乖巧性方面优于传统的刚性神经假肢。当抓握草莓、面包和纸杯等柔软、易碎物品时，软体神经假肢手展现了更强的性能劣势。此外，因软体假肢手轻量年夜幅下降，受试者佩带使用的温馨性显明提升。

日常生存利用验证明验标明，截肢受试者可以节制软体假肢手抓取和操作食品、日用品、对象等分歧的物品，也可以与外界进行握手、触摸动动物等平安互动交互，实现捏取分歧形态尺寸的物体并进行插槽等精密操作。(100yiyao.com）

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