A YouBionic 3D-nyomtatott kézprotéziseket készít

Vasember néz, olasz technológiai tervező Federico Ciccarese egy fehér műanyag kezét tart, amely színes vezetékekkel van rögzítve egy elektronikus kapcsolótáblához. Mindjárt elindítja a demóját YouBionic kéz. A mögötte lévő ablakban lenyugszik a nap – Milánóban este van –, tőle balra Tony Stark életnagyságú posztere fémköpenyben.

„Ő az asszisztensem” – viccelődik Ciccarese. "És a hősöm és az inspirációm is, mert törődött az emberiséggel."

Megfordítja a kezét, és fehér, krétás ujjai ökölbe szorulnak. Aztán kinyílnak, és a tenyér ismét nyitva van. Végül a mutatóujj és a hüvelykujj kört alkot, mintha egy kis, finom tárgyat tartana.

Természetesnek vesszük ezeket a mozdulatokat; mindannyian naponta ezerszer megtesszük gondolkodás nélkül. De azok számára, akik elvesztették a kezüket vagy az ujjaikat, ezek az egyszerű műveletek elérhetetlenek. A kilincset lehetetlen megfogni, nemhogy tollat ​​tartani vagy aprópénzt számolni. Ciccarese elindult a probléma megoldására. A YouBionic keze sci-finak tűnhet, de a mechanizmus meglepően egyszerű, mondja.

Amikor ujjainkat egy pohár köré akarjuk csavarni, vagy fel akarunk venni egy papírt, agyunk jeleket küld az izmainknak. Ezek a jelek a központi idegrendszerünkön keresztül elektromos impulzusok formájában jutnak el az izmokhoz. Egészséges ember testében ezek a jelek a megfelelő izomösszehúzódásokat eredményezik, például az ujjak mozgását és hajlítását. Az amputált testében az agy még generálja a jeleket, de azok nem érik el a célt, mert nincsenek ott a testrészek. De ha elektródákat rögzít az amputált karjának fennmaradó részének izomzatára, akkor le tudja olvasni az impulzusokat, és át tudja alakítani a kéz mozdulataivá – jóllehet műanyag.

Az elektromos impulzusok erőssége különbözik, ami különböző léptékű összehúzódásokat jelent és különböző hatótávolságú mozgások: az alacsonyabb impulzusok kisebb mozgásokat, a magasabb impulzusok nagyobbakat eredményeznek azok.

Ez az átalakítás meglehetősen egyszerű, mondja Ciccarese, köszönhetően az Arduino-nak, egy olyan típusú mikrokontrollernek, amely lehetővé teszi olyan roboteszközök létrehozását, amelyek kölcsönhatásba lépnek a világgal olyan szenzorok segítségével, amelyek információt szívnak (jelen esetben elektródákon keresztül), és működtetőket – a kis motorokat, amelyek mechanikai alkatrészeket készítenek mozog. „Testünk minden izmában van elektromosság” – mondja Ciccarese. "Amikor az agy impulzust küld az izomnak, az érzékelő beolvassa, és az összehúzódással arányos számmá alakítja, majd elküldi ezt az üzenetet a mikrokontrollernek."

Három elektróda szükséges egy izom elektromos impulzusainak leolvasásához. A YouBionic kéz működéséhez a Ciccarese a piros elektródát az izom közepére helyezi, a kéket a végére, a feketét pedig az izomhoz közeli csont felé. A jövőben a mozgások javítása érdekében több izom elektródáját tervezi használni.

De ez csak egy része a YouBionic kéz vonzerejének. A másik a gyártás egyszerűsége. Műanyag részei nejlonporból 3D-nyomtatottak. Az ún szinterezés, egy lézeres 3D nyomtató felmelegíti a port és a szükséges műanyag részekre formálja. „Jelenleg elküldök egy rajzot egy olyan cégnek, amely kinyomtatja” – mondja Ciccarese, de a jövőben otthon is elkészíthető. Kicsit eltérő 3D technológiával, mint pl Fused Deposition Modeling amely műanyag rétegezéssel épít alkatrészeket, a YouBionic ügyfelei maguk is 3D-nyomtathatják kézdarabjaikat, egyszerűen és olcsón. A nyílt forráskódú hardveren futó Arduino szintén olcsó, így a Ciccarese azt várja, hogy a YouBionic kezek nagyon megfizethetőek legyenek.

Elképzelése szerint az amputáltak frissíthetik végtagjaik hardverét és szoftverét, ahogy mi frissítjük okostelefonjainkat. Ha van olyan frissítés az Arduino szoftverhez, amely gyorsabbá teszi az ujjak összeszorítását, egyszerűen töltse le a kódot. Ha van olyan frissítés a hüvelykujjhoz, amely jobb fogást biztosít a tollan, nyomtassa ki 3D-ben az új hüvelykujj részt, és dobja el az elavultat.

„A jövőben az emberek frissíthetik bionikus kezüket a legújabb 3D-s modell letöltésével és kinyomtatásával” – mondja. Jelenleg a kéz teljesen műanyag, kivéve a drótokat, de azt tervezi, hogy gumifoltokat ad rá, hogy javítsa a szorító fogást.

Ciccarese azt mondja, hogy technológiája a lábamputáltoknál is alkalmazható. De egy lépéssel tovább is lép. Elképzeli, hogy bizonyos helyzetekben még az egészséges emberek is hasznosnak találhatják a harmadik kezet. Miért nem ad egy plusz kezet – egy robotizált elpusztíthatatlan végtagot, amely nem érez fájdalmat – egy tűzoltónak vagy valaki másnak, aki extrém körülmények között dolgozik? A hajóik felületét javító űrhajósok számára az öltönyükön kívül dolgozó kezek is hasznosak lehetnek.

„Ezt az eszközt protézisként kezdtem el, de számos alkalmazási területe lehet” – mondja Ciccarese. "Remélem, tudok valamit tenni az emberiségért, mint a Vasember."

Ciccarese, aki nappal hajótervező, éjjel pedig robotrajongó, körülbelül egy éve kezdett kísérletezni a bionikus kézzel. „33 éves vagyok. Csónakokat tervezni jó, miért ne, de szerettem volna valami fontosat tenni az emberiségért” – mondja, hozzátéve, hogy azt tervezi, hogy 2015-ben az amputáltak is tesztelhetik a YouBionic-ot.

„A Twitteren beszéltem egy 5 éves gyerek édesapjával, akinek hiányzik öt ujja. Arra vár, hogy befejezzem, hogy a fia kipróbálhassa.”

Szerkesztői ajánlások

• Ez a 3D nyomtató több mint 50% kedvezménnyel kapható a Monoprice jubileumi akciójában
• Last minute Halloween jelmezre van szüksége? Tekintse meg ezeket a 3D-nyomtatható felépítéseket
• A cuccok készítésének jövője: A Formlabs 3D-nyomtatás evolúciójában
• Apák napi ajándékötlet: Ezek az olcsó 3D nyomtatók kevesebb mint 300 dollárért kaphatók
• Az 50 éves Szilícium-völgyi labor, amely gyakorlatilag feltalálta a modern számítástechnikát