YouBionic прави 3D отпечатана протеза за ръка

С поглед от Железния човек, италиански технологичен дизайнер Федерико Чикарезе държи бяла пластмасова ръка, монтирана с разноцветни проводници, прикрепени към електронно табло. Той е на път да започне демонстрация на него YouBionic ръка. На прозореца зад него слънцето залязва — вечер е в Милано — и отляво плакат на Тони Старк в реални размери в изцяло метално облекло.

„Той е моят асистент“, шегува се Чикарезе. „А също и моят герой и вдъхновение, защото го беше грижа за човечеството.“

Той обръща ръката и белите й тебеширени пръсти се свиват в юмрук. След това се отпускат и дланта отново е отворена. Накрая показалецът и палецът образуват кръг, сякаш държат малък, деликатен предмет.

Ние приемаме тези движения за даденост; всички ги правим хиляди пъти на ден, без да се замисляме. Но за хора, които са загубили ръце или пръсти, тези прости действия са непостижими. Хващането на дръжката на вратата е невъзможно, камо ли да държите химикал или да броите ресто. Ciccarese се зае да реши този проблем. Ръката му YouBionic може да изглежда като научна фантастика, но механизмът е изненадващо прост, казва той.

Когато искаме да обвием пръсти около чаша или да вземем лист хартия, мозъкът ни изпраща сигнали до мускулите ни. Тези сигнали преминават през нашата централна нервна система до мускулите под формата на електрически импулси. В тялото на здрав човек тези сигнали водят до подходящи мускулни контракции, като движение и огъване на пръстите. В тялото на ампутиран мозъкът все още генерира сигнали, но те не достигат до местоназначението, защото частите на тялото не са там. Но ако прикрепите електроди към мускула на останалата част от ръката на ампутиран човек, можете да прочетете импулсите и да ги преведете в движенията на ръката - макар и пластмасова.

Електрическите импулси се различават по сила, което се изразява в контракции с различен мащаб и движения с различен диапазон: по-ниските импулси водят до по-малки движения, по-високите импулси до по-големи нечий.

Това преобразуване е доста лесно, казва Ciccarese, благодарение на Arduino, вид микроконтролер, който позволява създаването на роботизирани устройства, които взаимодействат със света, използвайки сензори, които изсмукват информация (в този случай чрез електроди) и задвижващи механизми - малките двигатели, които правят механични части ход. „Във всички мускули на тялото ни има електричество“, казва Чикарезе. „Когато мозъкът изпрати импулс към мускула, сензорът го чете и го превежда в число, пропорционално на свиването, и след това изпраща това съобщение до микроконтролера.“

Необходими са три електрода, за да се разчетат електрическите импулси на един мускул. За да накара ръката YouBionic да работи, Ciccarese поставя червения електрод в центъра на мускула, синия в края и черния към костта близо до мускула. В бъдеще, за да подобри движенията, той планира да използва електроди върху множество мускули.

Но това е само част от привлекателността на ръката YouBionic. Другото е простотата на производство. Пластмасовите му части са 3D отпечатани от найлонов прах. В процес, наречен синтероване, лазерен 3D принтер загрява праха и го формира в необходимите пластмасови части. „В момента изпращам чертеж на компания, която го отпечатва“, казва Ciccarese, но в бъдеще това може да се направи у дома. С малко по-различна 3D технология като напр Моделиране на разтопено отлагане който изгражда части чрез наслояване на пластмаса, клиентите на YouBionic ще могат сами да отпечатват 3D своите ръчни части лесно и евтино. Arduino, който работи на хардуер с отворен код, също е евтин, така че Ciccarese очаква ръцете на YouBionic да бъдат много достъпни.

Той си представя хората с ампутирани крайници да могат да актуализират хардуера и софтуера на своите крайници по начина, по който актуализираме нашите смартфони. Ако има актуализация на софтуера Arduino, която кара пръстите ви да стискат по-бързо, просто изтеглете кода. Ако има надстройка за палеца, която ви дава по-добро захващане на писалката, отпечатайте 3D новата част на палеца и изхвърлете остарялата.

„В бъдеще хората ще могат да актуализират бионичната си ръка, като изтеглят и отпечатат най-новия 3D модел“, казва той. В момента ръката е изцяло пластмасова, с изключение на кабелите, но той планира да добави гумени петна върху нея, за да подобри действието на щипка.

Ciccarese казва, че неговата технология може да бъде мащабирана и за хора с ампутирани крака. Но той прави и крачка напред. Той си представя, че дори здрави хора могат да намерят трета ръка полезна в някои ситуации. Защо не дадете допълнителна ръка — роботизиран неразрушим крайник, който не изпитва болка — на пожарникар или някой друг, работещ в екстремни условия? А астронавтите, които ремонтират повърхностите на своите кораби, също може да намерят удобни ръце, работещи извън костюмите им.

„Започнах това устройство като протеза, но то може да има много приложения“, казва Ciccarese. „Надявам се, че мога да направя нещо за човечеството като Железния човек.“

Дизайнер на лодки през деня и любител на роботите през нощта, Ciccarese започна да експериментира с бионичната ръка преди около година. „Аз съм на 33 години. Проектирането на лодки е добро, защо не, но исках да направя нещо важно за човечеството“, казва той, добавяйки, че планира да позволи на хора с ампутирани крайници да тестват YouBionic през 2015 г.

„В Twitter разговарях с баща на 5-годишно дете, което няма пет пръста. Той чака да завърша това, за да може синът му да опита.

Препоръки на редакторите

• Този 3D принтер е с над 50% отстъпка в юбилейната разпродажба на Monoprice
• Нуждаете се от костюм за Хелоуин в последния момент? Вижте тези комплекти за 3D печат
• Бъдещето на правенето на неща: Вътре в еволюцията на 3D печата с Formlabs
• Идея за подарък за деня на бащата: Тези евтини 3D принтери се продават за по-малко от $300
• 50-годишната лаборатория в Силициевата долина, която на практика изобрети съвременните компютри