Terwijl Iron Man toekijkt, Italiaanse technologieontwerper Federico Cicararese houdt een witte plastic hand vast met veelkleurige draden die zijn bevestigd aan een elektronisch schakelbord. Hij staat op het punt een demo van hem te starten JijBionische hand. In het raam achter hem gaat de zon onder – het is avond in Milaan – en links van hem een levensgrote poster van Tony Stark in volledig metalen gewaad.
“Hij is mijn assistent”, grapt Cicararese. “En ook mijn held en inspiratie omdat hij om de mensheid gaf.”
Hij draait zich om naar de hand en de witte krijtachtige vingers balden zich tot een vuist. Dan ontspannen ze zich en is de handpalm weer open. Ten slotte vormen de wijsvinger en de duim een cirkel, alsof ze een klein, kwetsbaar voorwerp vasthouden.
Verwant
- Bestrijd voetbalblessures met 3D-geprinte, hypergepersonaliseerde pads
- De beste 3D-printers onder de $ 500
- Binnen de zoektocht naar het 3D-printen van een perfect smakelijke steak
Wij beschouwen deze bewegingen als vanzelfsprekend; we doen ze allemaal duizend keer per dag zonder na te denken.
Wij beschouwen deze bewegingen als vanzelfsprekend; we doen ze allemaal duizend keer per dag zonder na te denken. Maar voor mensen die handen of vingers hebben verloren, zijn deze eenvoudige handelingen onhaalbaar. Een deurknop vastpakken is onmogelijk, laat staan een pen vasthouden of kleingeld tellen. Ciccarese ging op pad om dit probleem op te lossen. Zijn YouBionic-hand ziet er misschien uit als sciencefiction, maar het mechanisme is verrassend eenvoudig, zegt hij.
Wanneer we onze vingers om een glas willen wikkelen of een stuk papier willen oppakken, sturen onze hersenen signalen naar onze spieren. Deze signalen reizen via ons centrale zenuwstelsel naar de spieren in de vorm van elektrische impulsen. In het lichaam van een gezond persoon resulteren deze signalen in de juiste spiersamentrekkingen, zoals het bewegen en buigen van de vingers. In het lichaam van een geamputeerde genereren de hersenen nog steeds de signalen, maar bereiken ze de bestemming niet, omdat de lichaamsdelen er niet zijn. Maar als je elektroden bevestigt op de spier van het resterende deel van de arm van een geamputeerde, kun je de impulsen lezen en deze vertalen in de bewegingen van de hand – zij het dan van plastic.
De elektrische impulsen verschillen in sterkte, wat zich vertaalt in contracties van verschillende schaal en bewegingen met een verschillend bereik: lagere impulsen resulteren in kleinere bewegingen, hogere impulsen in grotere degenen.
Deze conversie is vrij eenvoudig, zegt Ciccarese, dankzij Arduino, een soort microcontroller waarmee robotapparaten kunnen worden gemaakt communiceren met de wereld met behulp van sensoren die informatie opzuigen (in dit geval via elektroden) en actuatoren – de kleine motoren die mechanische onderdelen maken beweging. "Er zit elektriciteit in alle spieren van ons lichaam", zegt Ciccarese. “Wanneer de hersenen een impuls naar de spier sturen, leest de sensor dit en vertaalt dit in een getal dat evenredig is aan de contractie, en stuurt dit bericht vervolgens naar de microcontroller.”
Er zijn drie elektroden nodig om de elektrische impulsen van één spier te meten. Om de YouBionic-hand te laten werken, plaatst Cicararese de rode elektrode in het midden van de spier, de blauwe aan het uiteinde en de zwarte in de richting van het bot dicht bij de spier. Om de bewegingen te verbeteren, is hij van plan om in de toekomst elektroden op meerdere spieren te gebruiken.
Hij stelt zich voor dat geamputeerden de hardware en software van hun ledematen kunnen updaten op dezelfde manier als wij onze smartphones updaten.
Maar dat is slechts een deel van de aantrekkingskracht van de YouBionic-hand. De andere is de eenvoud van de productie. De plastic onderdelen zijn 3D-geprint uit nylonstof. In een proces genaamd sinterenVerwarmt een laser-3D-printer het stof en vormt het tot de benodigde plastic onderdelen. “Op dit moment stuur ik een tekening naar een bedrijf dat de tekening afdrukt”, zegt Ciccarese, maar in de toekomst kan dat ook thuis. Met iets andere 3D-technologie zoals Modellering van gesmolten afzetting dat onderdelen bouwt door plastic in lagen te leggen, zouden klanten van YouBionic hun handstukken zelf gemakkelijk en goedkoop in 3D kunnen printen. Arduino, dat op open-source hardware draait, is ook goedkoop, dus Ciccarese verwacht dat YouBionic-handen zeer betaalbaar zullen zijn.
Hij stelt zich voor dat geamputeerden de hardware en software van hun ledematen kunnen updaten op dezelfde manier als wij onze smartphones updaten. Als er een update is voor de Arduino-software waardoor je vingers sneller op elkaar klemmen, download dan gewoon de code. Als er een upgrade voor de duim is die je een betere grip op je pen geeft, print dan het nieuwe duimgedeelte in 3D en gooi het verouderde gedeelte weg.
“In de toekomst zullen mensen hun bionische hand kunnen updaten door het nieuwste 3D-model te downloaden en af te drukken”, zegt hij. Op dit moment is de hand geheel van plastic, op de draden na, maar hij is van plan er rubberen punten aan toe te voegen om de knijpgreep te verbeteren.
Ciccarese zegt dat zijn technologie ook kan worden geschaald voor voetamputaties. Maar hij gaat ook nog een stapje verder. Hij stelt zich voor dat zelfs gezonde mensen in sommige situaties een derde hand nuttig kunnen vinden. Waarom zou u niet een extra hand geven – een onverwoestbaar robotarmlid dat geen pijn voelt – aan een brandweerman of iemand anders die onder extreme omstandigheden opereert? En astronauten die de oppervlakken van hun schepen repareren, kunnen ook handig zijn als ze buiten hun pak opereren.
“Ik ben met dit apparaat begonnen als prothese, maar het kan veel toepassingen hebben”, zegt Cicararese. “Ik hoop dat ik iets kan doen voor de mensheid, zoals de Iron Man.”
Overdag was Ciccarese een bootontwerper en 's nachts een liefhebber van robots. Ongeveer een jaar geleden begon Ciccarese te experimenteren met de bionische hand. "Ik ben 33 jaar oud. Boten ontwerpen is goed, waarom niet, maar ik wilde iets belangrijks doen voor de mensheid”, zegt hij, eraan toevoegend dat hij van plan is om geamputeerden YouBionic te laten testen in 2015.
“Op Twitter sprak ik met een vader van een vijfjarig kind dat vijf vingers mist. Hij wacht tot ik dit afmaak, zodat zijn zoon het kan proberen.’
Aanbevelingen van de redactie
- Deze 3D-printer krijgt meer dan 50% korting tijdens de Monoprice-jubileumuitverkoop
- Heb je last-minute een Halloween-kostuum nodig? Bekijk deze 3D-printbare outfits
- De toekomst van het maken van dingen: een kijkje in de evolutie van 3D-printen met Formlabs
- Vaderdagcadeau-idee: deze goedkope 3D-printers zijn te koop voor minder dan $ 300
- Het vijftig jaar oude Silicon Valley-lab dat praktisch de moderne computer heeft uitgevonden
