林肯实验室提供的3-D印刷手

机械兽，凤凰，爪-虽然这些名字似乎对英雄人物的配件，他们实际上是让人感觉像超级英雄的设备名称。这些设备是3-D印刷手是谁设计没有自己的全部或部分武器的人。手出现在越来越多的网络称为e-nable，这是一个在线论坛推广方面的设计开发人员之间的协作，对开发商与需要的人手中，并授予广泛的接入技术。的e-nable网站允许用户上传或下载方面的设计，包括材料清单，每一部分的尺寸，和汇编指令。使用3D打印机可以制造和装配e-nable手中只有50美元的人，这是一个显着的节省超过传统的假肢，可以花费数千美元。在麻省理工学院林肯实验室的技术办公室创新实验室（辛苦），研究人员正在努力提高技术当前的3-D印刷手通过提高手指运动力学，增加电子温度和触觉反馈，并结合电技术。该团队希望他们的稳健设计的超越e-nable社区其他相关组织，如受伤的战士，一个提供受伤军人的医疗和生活支持的非营利组织。”有很多人可以受益于这些设备，说：”辛劳的经理David Scott，“我们使用的是林肯实验室智能改善现有模式。”而建设方面的过程是很简单的，孩子们可以参加，设计的过程是复杂得多。在史葛的带领下，研究人员Naomi Hachen，Luke Johnson，Keri Mroszczyk，和Samuel VanNoy开始了他们的使命，以改善现有的手下载当前的设计和建造他们的辛劳。每手件（例如，指尖和手掌）和连接件（如铰链销和涨紧块）通常印有聚乳酸（PLA）是一种可生物降解的热塑性塑料，变得柔软和固体加热时冷时。一旦这些作品被印刷，他们是根据设计说明组装。手指被连接到一个张紧块位于腕背经编织通过预先孔洞的塑料和绑定到单个引脚字符串。张紧块锚的字符串。当用户弯曲他们的手腕时，弹性弦拉伸创造的张力，弯曲的手指在他们的关节，形成一个抓地力。当用户伸直手腕时，张力释放，使手指放松。虽然手中提供了成千上万的用户与辅助功能，可用的设计有局限性。例如，每个手指被串成一个张力盒，当用户弯曲他们的手腕时，手指在一起移动。然而，当一个手指被阻碍时，所有的手指都变得不动了，限制了控制能力。缺乏有力的抓地力会导致无数的问题，防止孩子们拿起杯子来阻止成年人握手。为了解决这个流动性问题，该团队搜索的设计，将允许手指独立关闭，使当一个手指接触到一个障碍物，另一个手指会继续移动，形成一个抓地力。一个被称为横杠的机理，常用的现代农业耕作，汽车挡风玻璃雨刷和望远镜，可以提供一个解决方案。的横杠结构使用一个中央节点，或一个均衡器，这是连接机构。如果一个环节受阻-例如，通过手柄的边缘或将比其他环节更难，中央联合支点分布力均匀地通过各联动。在一个方面实施横杠结构，张力的重新分配，如果一个手指遇阻，和其他手指继续单独形成一个握。目前，从e-nable设计有一个横杠，是由四个手指关节。然而，拇指仍然是直接连接到张紧器箱，所以如果拇指受阻，其余的手指不能移动。为了解决拇指梗阻，林肯实验室团队创建了一个横杠结构包括旋转销的所有五个手指，让他们独立地移动。除了改善运动范围外，该团队还增加了被动温度反馈和触觉反馈的设计。”让用户知道是否表面热是很重要的，”VanNoy说。”如果用户发现热，他们可以潜在地防止人身伤害和手的伤害，如熔化。“为了实现温度检测，研究人员添加一个变色长丝的塑料，用于打印每一只手。变色纤维立即改变颜色（例如，从蓝色到白色）受热时其表面。因此，如果一只手改变颜色，用户知道手接触一个热表面。研究人员还开发了一种触觉反馈组件，他们称之为“蛋糕上的冰”，仍然在设计阶段，该组件将允许用户感到压力。该设计涉及到增加的手灵活的管道，从一个指尖到前臂运行。管子的两端将包括小口袋一口袋会停留在指尖的3-D印刷底面，另一组将基于用户的手臂。油管将充满液体（研究人员将调查不同粘度的液体，如甘油、油和水）。当压力被施加到指尖上的口袋时，流体将移动到用户的前臂上的口袋休息，她将能够感觉到额外的流体对她的皮肤。“在抓握物体时，他们会感觉到他们是如何努力压缩他们的3-D印刷的手，”Hachen说。而哈亨、mroszczyk，VanNoy努力改善现有的e-nable设计，约翰逊也致力于更强大的设计，包括摩托配件。”我们特别专注于帮助受伤的战士项目成员谁将受益于一个强大的，机械假肢，“史葛说。”我们的设计可以扩展为那些没有手腕没有整个手臂。”约翰逊设计了一个完整的3-D印刷臂模仿肘和手的运动，随着使用3-D印刷齿轮，马达，和一个Arduino，或主板。用户可以通过将肌肉传感器控制臂、连接到Arduino，她的肌肉。当用户展示她的肌肉，传感器将信号发送到Arduino，这信号电机移动肘部或形成一个附加的手柄。每个肌肉传感器连接到Arduino的输入引脚上，然后信号电机进行相应操作。”不同的传感器可以被编程到不同的肌肉，“约翰逊说。”例如，如果用户展示她的胸部肌肉，运动可能信号电机弯曲手肘。如果用户展示她的背，手能形成抓地力。”机动臂与任何e-nable手设计和成本约350美元建造兼容。虽然电机可以处理起重25磅，研究人员正在测试用于打印武器的塑料，以确定其承受重量的能力。研究人员计划在接下来的几个月内继续开发和测试他们的手。当设计完成后，他们将被分配到e-nable和受伤的战士项目使每个技术将随时提供给那些需要的人。”当我看到现有的e-nable的手，我就知道他们可能会更好，”约翰逊说。”从这个项目开始，我已经获得了一系列的知识从电路到工程。但这个项目最重要的部分是帮助人们。知识就是这样。”