Shownotes Transcript
丽莎老师讲机器人之能找回触摸感觉的仿生机械臂问世 欢迎收听丽莎老师讲机器人，想要孩子参加机器人竞赛、创意编程、创客竞赛的辅导，找丽莎老师！欢迎添加微信号：153 5359 2068，或搜索微信公众号：我最爱机器人。星球大战8热映，整体表现开了挂，被挑剔的媒体和民众齐刷刷点赞刷屏。星战里面有很多的高科技，“天行者卢克”灵活有触觉的的假肢就让无数人向往。很多人都希望这种技术真正实现，造福一些手臂残疾人士。但是想让一个失去手臂的人戴上假肢就恢复触觉，想想就很难。人的触觉涉及到了压力、振动、温度、疼痛等等各种不同的感觉。跟神经系统息息相关，冷冰冰的技术怎么会做到如此复杂却又有温度设计的呢？事实上，市面上已经有这种充满触觉感的“假肢”了，经过科研者的八年研发，最先进的“LUKE”仿生假肢于去年就开始投入使用。对，跟星球大战里的“天行者卢克”有同样的名字。LUKE取自Life Under Kinetic Evolution，意为“动力演变下的生命”。LUKE之手是第一个被美国食品与药品管理局（FDA）所批准的肌肉控制假肢。并且DARPA（美国国防高级研究计划局） 资助了这个项目。这个“LUKE”一经面世，必然碾压所有假肢。背后的发明者是迪安· 卡门（Dean Kamen）及其团队。这个项目到今年其实已经进行了 9 年，在这 9 年里，虽然“LUKE”长的没啥变化，但是功能却发生了质的飞跃。它的灵活程度令人惊异，不论是是关节、肩、肘还是手都可以灵活使用。假肢由模块化电池供电，尺寸与重量与人体手臂差不多。如何连接复杂的神经系统做到有触觉呢？研究人员开发出了一种能够模拟大脑中 100 种独特触觉的反馈系统。它可不是咱们想象中的利用振动器或者电刺激来反馈触觉。而是需要连接患者的残余神经，以及植入肌肉中的电极控制器，两者结合创建一个信息循环，然后再转换成大脑可识别的触觉信号。团队需要将 192 个电极中的每一个与患者身上的神经系统进行匹配和映射（连接+设置+调试）通过调试让每个感觉的刺激能够接近真实。仿生机械还内置了10个马达，妥妥的一款充满力量的麒麟臂。使用者可以选择许多不同的操控方法。表面肌电电极和压力开关就是一种选择。另外一种选择是脚踏操控设备，这种设备通常穿戴在鞋子的上面。LUKE仿生机械臂拥有了近乎自然的控制方式，可增强截肢者的独立性和生活质量。并于2014年得到了美国药品监督管理局的批准许可。2016年末，美国陆军率先向伤残军人提供卢克机械手用于复健。尽管LUKE仿生机械臂已经正式进入生产阶段，但由于该项目是由DARPA资助，为帮助伤残军人修复手臂而研发的。因此，该产品首先会在伤残军人中使用，而普通消费者还需要继续等待，费用大概需要10万美元。 LUKE仿生机械臂不仅给截肢患者带来了福音，也让新一代拆弹机器人得到了很大的提升，这些使用LUKE仿生机械臂的机器人已经能够更好地完成它们的工作了。LUKE的表现LUKE仿生机械臂也设计了许多抓取模式，使用者可以根据所需要的动作提前开启或者关闭。它的设计也能够应对一些现实中的状况，比如说天气和地势等。LUKE仿生机械臂能够穿到外面，而且能够在小雨等环境中正常使用。下面是一些LUKE的动图，大家可以感受下这款炫酷的仿生手臂。截肢者带上它就仿佛又长出了一支手臂，可以搬运重物，完成大部分日常工作。这位老爷子正戴着“LUKE”自如的打扫屋子，屈肘、握取的动作跟真的手臂没什么两样。对于正常人来说拿取鸡蛋是再正常不过平凡的事情了，但是对于佩戴传统假肢的人来说，这真的很难。手指弯曲的力度和手指的摩擦力都要恰到好处，不然鸡蛋要么是拿不到手里或者是鸡飞蛋打的这种情形。LUKE就连拿鸡蛋这样精细的活它也能做到！ 做个煎蛋没有任何问题。目前，卢克机械手可以完成拿钥匙开门、吃汉堡、拉拉链甚至刷牙梳头等精细的动作。更广的活动范围意味着使用者能够够到背后或者高度超过头顶的高层货架上的物品。使用者可以通过控制安于脚上的各种开关来操控多种关节。这款仿生机械臂可以一次处理多个指令，这使它能尽可能的自然运动。目前，LUKE仿生机械臂能够将肌肉信号转变成复杂的手臂动作，从而给使用者带来像真实手臂一样的体验。DARPA称，通过简单直观的控制系统，LUKE仿生机械臂可以做出非常灵巧的手臂和手部动作，还有握力反馈。因疾病、创伤和癌症等情况截肢的患者，最痛苦的事情莫过于再也无法拿起各种工具实现生活自理等最基本的需求，更别说想重新投入工作了。然而， LUKE仿生机械臂却给他们带来了希望。创始人Dean Kamen据了解，LUKE仿生机械臂之前被称为DEKA手臂系统(Arm System)，是Segway创始人Dean Kamen的心血结晶。其灵感来自电影《星球大战：帝国反击战》，剧中人物卢克·天行者(Luke Skywalker)的手臂就是机械手。狄恩·卡门(Dean Kamen)是爱迪生一样的发明家， 目前他已拥有200多项美国与国外专利。其中包括创新的医疗仪器，因为他想要拓展全球性医疗保护的领域，让更便捷、安全的医疗生活可以普及到一般人身上。而除此之外，狄恩-卡门也致力于将科技应用在生活上，他也被评为全球“十大辍学亿万富翁”之一。（狄恩·卡门曾考入伍斯特理工学院，两年之后中途退学。）Dean Kamen最出名的事情是发明了：平衡车鼻祖Segway。在将Segway卖掉后，他有一个梦想：用之前做平衡车的经验来帮助更多的老年人和行动不便者。Dean Kamen认为：帮助老年人和有特殊需要人生活得更好，让他们能够继续贡献自己的才智和经验，这对世界也很重要，科技让生活更美好。