图 | 汉尼斯仿生手该论文的题目为《汉尼斯假肢可复制人手的关键生物学特性》(The Hannes hand prosthesis replicates the key biological properties of the human hand),为致敬 20 世纪 60 年代上肢假肢的开拓者 Johannes Hannes Schmidl 教授,研究团队将其命名为汉尼斯。汉尼斯手具有仿生特性,与人手非常相似,可覆盖手部和腕部,能实现精确的类似人手的抓握行为,还可恢复上肢截肢患者恢复 90%以上的功能。
图 | 汉尼斯手的内部架构、外形和可以执行的动作下图 A 是它的 3D 视图,右边是传动机构的横截面,红色的是引导线,绿色的是食指和中指的动线,黄色则是无名指和小指的从动线。
图 | 汉尼斯的 3D 视图它的的工作原理是,放置在定制插座中的表面肌电传感器,可监测到手臂下部或较高部位的残留肢体肌肉的活动,用户可主动收缩这些肌肉以完成多种动作。此外,通过专门开发的软件和蓝牙连接,使用时可以定制手部的操作参数,如动作精度和速度等,从而让用户找到最适合的体验。可与人手相媲美的高度拟人化
汉尼斯智能的机械设计,在目前该领域内较为少见。这种设计可让假肢做出自然手的动作,由于其底层机构是一个机械差动系统,只需使用一个电机就能适应被抓取的物体。下图是它的机电构造采用机械设计,其中 B 图展示的是食指运动机械设计,C 图则是拇指运动机械设计。
图 | 汉尼斯和人手的对比由于抓取不同物品使用的力气不同,用户可通过调节肌电活动来实现力量的增减。具体调节时,汉尼斯的内部控制器可向手部发送随肌肉激活比例增加的速度参考,并能针对不同患者来调整控制参数,从而给不同患者带来精确力量辅助。下面两张图展示了上述过程,图 A 为通过直接肌电控制,来控制力气调节。其中,红线表示开启肌电传感器活动,蓝线表示关闭肌电传感器活动。红色和蓝色虚线分别表示打开和关闭肌电传感器时,传感器活动的激活阈值。