文|陳根

在日常生活、工作和人際交往中，手的敏捷性和協(xié)調(diào)性意義重大。對于因先天、外傷、疾病等遭遇截肢的人來說，往往有難以言喻的生活不變和心理創(chuàng)傷。此時，佩戴假肢可以幫助他們“修復(fù)”肢體的殘缺，并對心理有所撫慰。

當(dāng)前，仿生機械手已越發(fā)接近于真正的智能人形假肢。其通常由人體表面的肌電信號控制，以產(chǎn)生相應(yīng)動作，幫助傷殘者完美地實現(xiàn)用手表達(dá)。同時，一些工業(yè)機械手還能在特殊環(huán)境中，代替人類做一些特殊操作。

可以說，高度銜接的仿生肢體不但可以感知使用者的殘余肌肉信號，而且能夠以機器人方式模仿佩戴者的預(yù)期動作。但獲得這種靈巧性代價也是很高的——可能要花費數(shù)萬美元，而且配備的電機也可能又重又硬。

針對這一問題，近日，來自上海交通大學(xué)、麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們聯(lián)合設(shè)計出了一款柔軟、輕巧且可能實現(xiàn)低成本制作的神經(jīng)義肢。這種義肢既靈活又柔軟，重約 292 克，成本約為 500 美元，無論是重量還是價格，都低于剛性智能義肢。

該義肢由5個柔軟的手指和1個可提供6個活動自由度的手掌組成，每個手指都嵌入了 2-3 個具有特定長度的剛性纖維段，用于模仿人類手掌的拇指或其他手指的關(guān)節(jié)骨。

與大多數(shù)神經(jīng)義肢使用電動機控制的方法不同，該義肢使用了氣動系統(tǒng)來精確地給手指充氣，并將它們彎曲到特定的位置。氣動柔性手指的設(shè)計具有成本低、重量輕和可擴展制造的優(yōu)點，可以穿在腰間，這就大大減輕了義肢的重量。

此外，研究人員在義肢的每個指尖上都安裝了一個壓力傳感器，當(dāng)觸摸或擠壓該傳感器時，會產(chǎn)生與感受到的壓力成正比的電信號。而且，每個傳感器都連接到截肢者殘肢上的特定位置，當(dāng)義肢的拇指被按壓時，用戶就有所感覺。

實驗中，志愿者們可以通過反復(fù)收縮手臂肌肉，靈活地使用義肢進(jìn)行日常活動，例如吃餅干、拿電腦，甚至是與人握手、撫摸狗狗等。

在接下來的研究中，或許可以通過對手指施加更硬的彈性體和更高的氣動壓力，來優(yōu)化系統(tǒng)性能。未來，這種柔軟、量輕、低成本的神經(jīng)義肢具有很大的應(yīng)用潛力，且可能會推動個性化神經(jīng)義肢發(fā)展。