3D打印機(jī)械手獲年度設(shè)計(jì)獎(jiǎng)

導(dǎo)讀：據(jù)BBC等英媒近道，英國(guó)布里斯托Open Bionics公司27歲的喬爾吉伯德，憑借設(shè)計(jì)的原型3D打印機(jī)械手，獲得了2015年度英國(guó)詹姆斯戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。

與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，吉伯德設(shè)計(jì)的機(jī)械手制作時(shí)間大大縮短，價(jià)格也大幅度降低。通過(guò)3D掃描患者的截肢，40小時(shí)內(nèi)就可量身定做出非常輕便的機(jī)械手。該設(shè)計(jì)被戴森獎(jiǎng)譽(yù)為 開(kāi)啟了機(jī)械手發(fā)展歷程的階躍式變化 。

源自臥室的創(chuàng)業(yè)

2013年，剛從普利茅斯大學(xué)畢業(yè)的25歲的喬爾吉伯德懷著一種強(qiáng)烈愿望，要讓年輕截肢患者擁有令其自豪的機(jī)械手。為此他放棄了待遇優(yōu)厚的工作，通過(guò)眾籌計(jì)劃走上了研發(fā)3D打印機(jī)械手之路。

初，他從家人、朋友以及一些手指截肢患者那里籌措了44000英鎊，并得到了大名鼎鼎的布里斯托機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的支持，把臥室作為辦公室開(kāi)始了設(shè)計(jì)工 作。他向采訪他的說(shuō)： 在遇到職業(yè)廚師利亞姆和6歲小女孩夏洛特之后，這一想法更加執(zhí)著。利亞姆需要一只機(jī)械假肢手，來(lái)幫助他完成廚房的日常工作;夏 洛特則因患腦膜炎失去了全部手臂，但她看不上現(xiàn)有假肢手，認(rèn)為它們過(guò)于丑陋、過(guò)于沉重。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中他也曾遇到很多挑戰(zhàn)，先后10多次修改原設(shè)計(jì)方案，終將部件數(shù)量大幅減少為4個(gè)。他說(shuō)，正是那些曾經(jīng)幫助過(guò)他的人的不斷激勵(lì)，使他鍥而不舍地終將設(shè)計(jì)引入市場(chǎng)。

想顛覆整個(gè)行業(yè)

吉伯德設(shè)計(jì)的機(jī)械手是由3D打印的4個(gè)獨(dú)立部分組成。機(jī)械手通過(guò)緊貼于使用者皮膚上的傳感器偵測(cè)肌肉運(yùn)動(dòng)，再利用這些肌肉電訊號(hào)控制手的抓握動(dòng)作。使 用者收縮一次肌肉便可控制手指的展開(kāi)和閉合，收縮兩次肌肉就可使機(jī)械手完成輕握動(dòng)作。使用者本人無(wú)法具體感覺(jué)到手指正在接觸的究竟是何物，但當(dāng)傳感器接觸 到物體時(shí)而利用3D打印技術(shù)可有效下降本錢卻能分辨出來(lái)，從而控制手指的施力強(qiáng)度。這樣，即便握住類似雞蛋一樣的易碎物品也不會(huì)將其弄碎。

利用一種配置特殊傳感器的小平板，吉伯德在數(shù)分鐘之內(nèi)就能對(duì)一名使用者做出綜合判斷，然后在40小時(shí)內(nèi)3D打印出機(jī)械手的各個(gè)部件，再需兩小時(shí)就能成 功裝配一只機(jī)械手。他初的設(shè)計(jì)主要是采用塑料部件，用螺栓將其與其他一些現(xiàn)成部件組裝在一起，耗時(shí)長(zhǎng)且易折斷。新設(shè)計(jì)采用了熱塑性彈性體，需打印的部件 數(shù)量只有4個(gè)，還具有柔性接頭。這意味著新機(jī)械手能承受更大的撞擊力，需要更少的裝配流程，因此可以節(jié)約成本和時(shí)間，其性能也得到了改善。

迄今，Open Bionics公司已制作了10只機(jī)械手，并獲得了一些訂單。但吉伯德承認(rèn)，設(shè)計(jì)依然有很多局限性。他說(shuō)： 與那些產(chǎn)品相比，目前使用的是低成本電 機(jī)，因而綜合實(shí)力就相對(duì)較低。我們通過(guò)使用者和家用物品等對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，正在嘗試實(shí)現(xiàn)一種折中方案 消費(fèi)者能夠隨機(jī)信號(hào)的檢驗(yàn)、諧波失真度等精度指標(biāo)都是為了保證環(huán)境實(shí)驗(yàn)條件的唯1性而制定的檢定項(xiàng)目支付得起，且擁有足夠力量幫助人們完成 他們想做的大部分事情。

吉伯德的計(jì)劃也獲得了美國(guó)迪斯尼創(chuàng)業(yè)孵化器 技術(shù)新星加速器 的資助。目前儀器平時(shí)的保護(hù)可以延長(zhǎng)使用的壽命，吉伯德這種設(shè)計(jì)只能幫助那些失去前臂的患者，其終目標(biāo)是能幫助所有肘上截肢患者。吉伯德愿意讓截肢者免費(fèi)分享和 使用其設(shè)計(jì)，但他們要共享使用中的任何改進(jìn)建議。

吉伯德打算于2016年開(kāi)創(chuàng)一家公司專門銷售定制機(jī)械手，并設(shè)定了終目標(biāo) 向所有人提供他們能支付得起的機(jī)械手，以此顛覆假肢產(chǎn)業(yè)。

開(kāi)啟行業(yè)里程碑

摘取英國(guó)詹姆斯戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)有助于吉伯德的設(shè)計(jì)獲得更廣泛認(rèn)可，并有機(jī)會(huì)與其他20多位競(jìng)爭(zhēng)者角逐2015年度國(guó)際詹姆斯戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。英國(guó)國(guó)際修復(fù) 外科和培訓(xùn)基金會(huì)創(chuàng)始主席芭芭拉杰梅克女士認(rèn)為， 具有正常功能的機(jī)械手能對(duì)那些迫切需求者帶來(lái)重大影響，能使他們正常工作、照顧自己和家庭。吉伯德正 在推進(jìn)假肢修復(fù)器械的實(shí)用性進(jìn)程，這值得祝賀。我將懷著極大興趣關(guān)注其未來(lái)進(jìn)展。

詹姆斯戴森說(shuō)： 這表明大膽創(chuàng)意并不需要巨額資金，如果該技術(shù)能取得成功將會(huì)提高全世界截肢患者的生活質(zhì)量。 他還在一項(xiàng)聲明中指出： 通過(guò)快速的原型技術(shù)，吉伯德已經(jīng)開(kāi)啟了機(jī)械手發(fā)展歷程的階躍式變化。