漢斯仿生手，可恢復(fù)90%手部功能

人類與機(jī)械的結(jié)合作為人們一直以來遙遠(yuǎn)的想像，頻繁出現(xiàn)在科幻電影中，而隨著科技的迭代與進(jìn)步，越來越多的新興科技產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)人們的生活并且改變著人們的生活。

用具有同等能力和效力的人工裝置取代人手是一項長期的挑戰(zhàn)。即使是最先進(jìn)的手部假體，也不能達(dá)到人類手的復(fù)雜性、靈巧性和適應(yīng)性，它們的活動自由度由殘肢殘余肌肉的電信號控制。由于實施的效果不佳，機(jī)械假肢的放棄率仍然很高。

近日，來自意大利理工學(xué)院和意大利國家工傷保險研究所 INAIL 假肢中心的科學(xué)家們報告了一種叫做漢斯的假手——漢斯包含了關(guān)鍵的仿生特性，使得這個假手與人類的手非常相似，甚至能夠恢復(fù)90%以上的上肢截肢患者的功能。這項研究發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人學(xué)》上。

具體來說，漢斯是一種擬人化、多關(guān)節(jié)的上肢假肢系統(tǒng)，包括手和手腕，其主要特點是柔軟性和動態(tài)適應(yīng)物體形狀的能力。它與人類的手有著獨特的相似之處，并且直接與患者一起開發(fā)，具有的立即實用價值。

漢斯主要由三塊物理部件組成：一個擬人的肌電多關(guān)節(jié)假手，采用基于差動機(jī)構(gòu)的欠驅(qū)動結(jié)構(gòu)（欠驅(qū)動結(jié)構(gòu)是輸入量少于控制量的典型系統(tǒng)）;被動屈伸手腕模塊;肌電接口 / 控制器，包括兩個表面肌電傳感器、電池組和控制電子元件。

三塊組成部分互相作用，在靜止?fàn)顟B(tài)下，漢尼斯的手指也能自然彎曲和定位，特別是拇指能在三個位置上，進(jìn)行各種不同的抓握方式，如用于拾取小物件的精細(xì)抓握，用于抓取薄物的橫向抓握，以及抓取重物類的動力抓握。整體抓握效率較高，手腕還可實現(xiàn)內(nèi)旋和后仰，類似于擰鑰匙的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，此外還能實現(xiàn)不同方向上抓握。

漢斯和人手的最大差異主要在中指，差值為 4．8%。而除遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)外，漢尼斯的所有手指自由度均已實現(xiàn)。此外，漢斯重量為 450 克左右，尺寸和成年人手掌平均大小相當(dāng)，有分別適用于“左撇子”和“右撇子”的款式，男女皆可使用。

為了評估漢斯的有效性和可用性，研究人員對截肢患者進(jìn)行了初步試驗，結(jié)果顯示，經(jīng)過不到一周的訓(xùn)練期，患者已可以自主地使用漢斯進(jìn)行日常生活的活動。顯然，漢斯與現(xiàn)有研究和其他商業(yè)設(shè)備相比性能有所改善，這可視為殘疾患者的一大福音，但在具體商業(yè)化前，仍需更多研究。

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