Med Iron Man ser på, italiensk teknologidesigner Federico Ciccarese holder en hvit plasthånd rigget med flerfargede ledninger festet til et elektronisk sentralbord. Han er i ferd med å starte en demo av seg YouBionic hånd. I vinduet bak ham går solen ned – det er kveld i Milano – og til venstre for ham en plakat i naturlig størrelse av Tony Stark i full metalldrakt.
"Han er assistenten min," spøker Ciccarese. "Og også min helt og inspirasjon fordi han brydde seg om menneskeheten."
Han snur seg på hånden, og dens hvite kalkholdige fingre knytter seg til en knyttneve. Så løsner de seg og håndflaten er åpen igjen. Til slutt danner pekefingeren og tommelen en sirkel, som om de holder en liten, delikat gjenstand.
I slekt
- Bekjempe fotballskader med 3D-printede, hyper-personlige puter
- De beste 3D-skriverne under $500
- Inne i søken etter 3D-print en perfekt velsmakende biff
Vi tar disse grepene for gitt; vi alle gjør dem tusen ganger om dagen uten å tenke.
Vi tar disse grepene for gitt; vi alle gjør dem tusen ganger om dagen uten å tenke. Men for folk som har mistet hender eller fingre, er disse enkle handlingene uoppnåelige. Å ta tak i en dørhåndtak er umulig, enn si å holde en penn eller telle vekslepenger. Ciccarese dro for å fikse dette problemet. YouBionic-hånden hans kan se ut som science fiction, men mekanismen er overraskende enkel, sier han.
Når vi ønsker å vikle fingrene rundt et glass eller plukke opp et stykke papir, sender hjernen signaler til musklene våre. Disse signalene går gjennom sentralnervesystemet vårt til musklene i en form for elektriske impulser. I en sunn persons kropp resulterer disse signalene i passende muskelsammentrekninger som fingrene beveger seg og bøyer seg. I en amputert kropp genererer hjernen fortsatt signalene, men de når ikke målet, fordi kroppsdelene ikke er der. Men hvis du fester elektroder til muskelen i den gjenværende delen av en amputert arm, kan du lese impulsene og oversette dem til håndens bevegelser – om enn en plastikk.
De elektriske impulsene er forskjellige i styrke, noe som oversettes til sammentrekninger av ulik skala og bevegelser med ulik rekkevidde: lavere impulser resulterer i mindre bevegelser, høyere impulser i større seg.
Denne konverteringen er ganske enkel, sier Ciccarese, takket være Arduino, en type mikrokontroller som lar deg lage robotenheter som samhandle med verden ved hjelp av sensorer som suger opp informasjon (i dette tilfellet via elektroder), og aktuatorer - de små motorene som lager mekaniske deler bevege seg. "Det er elektrisitet i alle muskler i kroppen vår," sier Ciccarese. "Når hjernen sender en impuls til muskelen, leser sensoren den og oversetter den til et tall proporsjonalt med sammentrekningen og sender deretter denne meldingen til mikrokontrolleren."
Det trengs tre elektroder for å lese en muskels elektriske impulser. For å få YouBionic-hånden til å fungere, plasserer Ciccarese den røde elektroden i midten av muskelen, den blå på enden og den svarte mot benet nær muskelen. I fremtiden, for å forbedre bevegelsene, planlegger han å bruke elektroder på flere muskler.
Han ser for seg at amputerte kan oppdatere maskinvaren og programvaren til lemmene slik vi oppdaterer smarttelefonene våre.
Men det er bare en del av YouBionic-håndens appell. Den andre er enkelheten i produksjonen. Plastdelene er 3D-printet fra nylonstøv. I en prosess kalt sintring, en laser 3D-printer varmer opp støvet og støper det til de nødvendige plastdelene. "Akkurat nå sender jeg en tegning til et firma som trykker den," sier Ciccarese, men i fremtiden kan det gjøres hjemme. Med litt annen 3D-teknologi som f.eks Fused Deposition Modeling som bygger deler ved å legge plast, vil YouBionic-kunder kunne 3D-printe håndstykkene sine selv, enkelt og billig. Arduino, som kjører på åpen kildekode-maskinvare, er også billig, så Ciccarese forventer at YouBionic-hender er svært rimelige.
Han ser for seg at amputerte kan oppdatere maskinvaren og programvaren til lemmene slik vi oppdaterer smarttelefonene våre. Hvis det er en oppdatering til Arduino-programvaren som får fingeren til å knytte seg raskere, er det bare å laste ned koden. Hvis det er en oppgradering for tommelen som gir deg et bedre grep om pennen, 3D-print den nye tommeldelen og kast den utdaterte.
"I fremtiden vil folk kunne oppdatere sin bioniske hånd ved å laste ned og skrive ut den nyeste 3D-modellen," sier han. Akkurat nå er hånden helt av plast, bortsett fra ledninger, men han planlegger å legge til gummiflekker på den for å forbedre klypegrepet.
Ciccarese sier at teknologien hans kan skaleres for fotamputerte også. Men han tar det også et steg videre. Han ser for seg at selv friske mennesker kan finne en tredje hånd nyttig i noen situasjoner. Hvorfor ikke gi en ekstra hånd - en robotisk uforgjengelig ekstremitet som ikke føler smerte - til en brannmann eller noen andre som opererer under ekstreme forhold? Og astronauter som reparerer overflatene på skipene deres kan også finne hender som opererer utenfor dressene.
"Jeg startet denne enheten som en protese, men den kan ha mange bruksområder," sier Ciccarese. "Jeg håper jeg kan gjøre noe for menneskeheten som Iron Man."
En båtdesigner om dagen og robotelsker om natten, begynte Ciccarese å eksperimentere med den bioniske hånden for omtrent et år siden. «Jeg er 33 år gammel. Å designe båter er bra, hvorfor ikke, men jeg ønsket å gjøre noe viktig for menneskeheten, sier han og legger til at han planlegger å la amputerte teste YouBionic i 2015.
«På Twitter snakket jeg med en far til en 5-åring som mangler fem fingre. Han venter på at jeg skal fullføre dette, så sønnen hans kan prøve det.»
Redaktørenes anbefalinger
- Denne 3D-skriveren får over 50 % rabatt på Monoprice-jubileumssalget
- Trenger du et Halloween-kostyme i siste øyeblikk? Sjekk ut disse 3D-utskrivbare bildene
- Fremtiden for å lage ting: Inne i utviklingen av 3D-utskrift med Formlabs
- Farsdagsgaveidé: Disse billige 3D-skriverne er til salgs for mindre enn $300
- Det 50 år gamle Silicon Valley-laboratoriet som praktisk talt oppfant moderne databehandling
