讯北京时间9月23日消息,据美国《连线》杂志报道,北京残奥会让越来越多的人开始关注残疾人事业,科学家也不例外,很多科技新产品不仅出现在了赛场上,也走进了残疾人的日常生活。以机器手为例,科学家已经研制出多种机器手,它们越来越逼真,残疾人使用起来也越来越得心应手。
1·杂役手
杂役手
现在看来,当时的设计非常粗糙初级,不过每个手指上五段轴点的设计方式还是很具革新性,因为它意图复制人手关节的功能,人的手掌是由各关节将骨骼和肌肉等联结而成的,分为四段,每个关节具有一定的自由度,自由滑动或旋转,非常灵活并能完成复杂动作。而杂役手的手指设计分为三段,并设计了附加的机械前臂来完成大部分的手腕动作,同时通过一个机械“键”来推拉手指。要象操纵木偶一样需要一名技工将手臂放到杂役手的臂套里进行操作。
这种机器手的功能十分有限:可完成捏和握的动作,但对所握之物并无感觉,只是不加区别的抓握而已。
2·“288滑轮组”
288滑轮组
这是一个以键控制为机理的前臂装置,通过复杂的电缆设备将电子信号传输到关节处,其中每个键控制相应的一个关节,这与早期机器手模型的双动力结构完全相反。由于气泵使关节感应器可控制手指动作的角度、甚至手腕的拉力,因而键控制系统非常精确。
另外,键控制动力强劲,可使手指移动得比以前要快得多。7磅重的外置发动机位于指尖部位,动力为有史以来最强的;但是发动机牺牲了对整个区域的控制感,如果想有规律地移动它,使用者必须制订复杂的计划来操作这288个滑轮组。
3·美国宇航局欧姆尼手
美国宇航局欧姆尼手
与人手相似的是,由于采用了先进的球状关节设计,它能连续伸缩手指,同样将此设计应用于手腕部位,可以向下倾斜110度或向侧倾斜70度。另外,每个关节都设计有内置式阻点,限制其向后运动或伸展过度,就象真正的人类手指一样。
在感应器安置上采用了手掌传动箱之后,腱控制变得可有可无,罗希姆进而采用了更有劲的铰链材质,如更有力的双向支撑性发动轴,在手指旁边放置易弯曲的传感器电线。最终,各个手指都具有大致相同的功能,便于随时更换其中的任何一个。
4·苏黎士/东京机器手
苏黎士/东京机器手
苏黎士/东京机器手的发明者是东京大学的Hiroshi Yokoi,其小臂很像犹他机器手。虽然此时已不再通过键控制使机器手动起来,但键内部的电流可以。
苏黎士/东京机器手具有13度的自由,每个手指上都缠有高敏感度的传感器,可发出特定的关节指令。例如,为同时将一根手指弯成75度并向另外一根手指施加某特定压力。当机器手最终接上某装置后,肌电图信号显示,将机器手“非侵袭性接口”给一位男性患者。为模仿真手的触觉反应,科学家通过电线向被测机器手的传感器和动力系统发射电流刺激。
5·两个相对的大拇指
两个相对的大拇指
机器手携有自己的处理器,并通过一台电脑的单行端口来控制它。同时它配置齐全,相当持久耐用,这意味着科学家不用再担心动力和手指的握力了。同时问世的还有可影响抓握力度的机械设备。
斯坦福大学自动化专家目前正将BH8机器手应用于其Stair2·0自动化机器人工程,通过语音辨别技术用来取各类物品,有酒杯、有牙刷等等。
6·“i机器手”
i机器手
有了i机器手,截肢者可借此完成许多以前无法想象的抓握动作,如要使用拇指和食指的动作等。不过它的用处和好处并不仅限于这些,它的手指们可以轻易地互相替换,让机器手的应用变得更加容易,造价相对低廉。
7·Robo Habilis机器手
Robo Habilis机器手
另外,附加手臂上装有58个发动机(正负极成对),可生成很大的动力。手指上装的38个微型发动机,能完成许多精细动作,甚至拿起枚鸡蛋且毫发无伤。
8·迪恩·卡门的机器手臂
迪恩·卡门的机器手臂
9·ACT机器手
ACT机器手
与杂役手和犹他/麻省理工学院机器手一样,ACT机器手的原理也是电缆腱,只不过这些腱的排列和安装方式更象人体本身,也能全范围活动。其手掌的构造也很复杂,基本能完成手掌的各方面精细动作。
10·谢菲尔德机器手
谢菲尔德机器手
同时,NASA喷气推进实验室还曾用谢菲尔德机器手作为“发现号”航天计划50英尺机器手臂的早期雏形。
11·因特尔鲨形机器手
因特尔鲨形机器手
该机器手只是因特尔公司“触摸之前”技术大型项目的一部分,机器人将被装上内部传感器,它的有效范围比触觉更广,但比视觉要短。目前亚历克西斯·马德里格尔和因特尔其他科研人员一起正在研制“鲨鱼之手”。
12·阴影机器手
阴影机器手
它的与众不同在于比月球漫步时代的迈克尔·杰克逊更多行动。由于拥有40种“空中肌肉”一体化银行,能够进行24种不同的大角度移动。指尖的感觉非常敏锐,地上掉一枚硬币也能发现;不仅如此,肌肉外观柔软,也可以对付柔软脆弱的目标物。
13·达芬奇外科手臂
达芬奇外科手臂
外科医生所使用的EndoWrist工具直径5至8毫米,可根据具体情况选择使用直径多大的工具,由于有七度自由和关节弯曲90度,它们是医学史上最精确的机器附件,被广泛应用于外科领域,可提高外科医生的灵敏度,使他们可以凭极小的切口实施极为精细的外科手术。医生们通过指尖在病人身边几英尺之外观察显微镜,操作机器手。令人难以置信的是,Endowrist同样强劲有力,可操作各类型的镊子、针、手术刀和其它器械,帮助医生安全仔细地完成手术。(孝文)
