YouBionic izdeluje 3D-natisnjeno protetično roko

Z Iron Manom, italijanskim tehnološkim oblikovalcem Federico Ciccarese drži belo plastično roko, opremljeno z raznobarvnimi žicami, pritrjenimi na elektronsko stikalno ploščo. Začel bo s predstavitvijo svojega YouBionic roka. V oknu za njim sonce zahaja - v Milanu je večer - in na njegovi levi plakat Tonyja Starka v naravni velikosti v popolnoma kovinski obleki.

"On je moj pomočnik," se šali Ciccarese. "In tudi moj junak in navdih, ker mu je bilo mar za človeštvo."

Obrne roko in njeni beli kredasti prsti se stisnejo v pest. Nato se sprostijo in dlan je spet odprta. Nazadnje kazalec in palec oblikujeta krog, kot bi držala majhen, občutljiv predmet.

Te poteze jemljemo kot samoumevne; vsi jih naredimo tisočkrat na dan brez razmišljanja. Toda za ljudi, ki so izgubili roke ali prste, so ta preprosta dejanja nedosegljiva. Nemogoče je prijeti kljuko, kaj šele držati pisalo ali šteti drobiž. Ciccarese se je lotil odpravljanja te težave. Njegova roka YouBionic je morda videti kot znanstvena fantastika, vendar je mehanizem presenetljivo preprost, pravi.

Ko želimo s prsti oviti kozarec ali vzeti kos papirja, naši možgani pošiljajo signale našim mišicam. Ti signali potujejo skozi naš centralni živčni sistem do mišic v obliki električnih impulzov. V telesu zdrave osebe ti signali povzročijo ustrezne mišične kontrakcije, kot so premikanje in upogibanje prstov. V telesu amputiranca možgani še vedno ustvarjajo signale, vendar ne dosežejo cilja, ker delov telesa ni. Toda če pritrdite elektrode na mišico preostalega dela roke amputiranca, lahko preberete impulze in jih prevedete v gibe roke - čeprav plastične.

Električni impulzi se razlikujejo po moči, kar se odraža v kontrakcijah različnega obsega in gibi različnih razponov: nižji impulzi povzročijo manjše gibe, višji impulzi večje tiste.

Ta pretvorba je precej enostavna, pravi Ciccarese, zahvaljujoč Arduinu, vrsti mikrokrmilnika, ki omogoča ustvarjanje robotskih naprav, komunicirajo s svetom s pomočjo senzorjev, ki posrkajo informacije (v tem primeru prek elektrod), in aktuatorjev – majhnih motorčkov, ki izdelujejo mehanske dele premakniti. "V vseh mišicah našega telesa je elektrika," pravi Ciccarese. "Ko možgani pošljejo impulz mišici, ga senzor prebere in prevede v število, sorazmerno s krčenjem, nato pa to sporočilo pošlje mikrokrmilniku."

Za branje električnih impulzov ene mišice so potrebne tri elektrode. Za delovanje roke YouBionic Ciccarese namesti rdečo elektrodo na sredino mišice, modro na konec in črno proti kosti blizu mišice. V prihodnosti namerava za izboljšanje gibov uporabiti elektrode na več mišicah.

Toda to je le del privlačnosti roke YouBionic. Druga je preprostost izdelave. Njegovi plastični deli so 3D-natisnjeni iz najlonskega prahu. V procesu imenovanem sintranje, laserski 3D-tiskalnik segreje prah in ga oblikuje v potrebne plastične dele. »Trenutno pošljem risbo podjetju, ki jo natisne,« pravi Ciccarese, v prihodnosti pa bo to mogoče narediti doma. Z nekoliko drugačno 3D tehnologijo kot npr Modeliranje taljenega nanosa ki izdeluje dele s plastenjem plastike, bi stranke YouBionica lahko same 3D-tiskale svoje ročne dele, enostavno in poceni. Arduino, ki deluje na odprtokodni strojni opremi, je prav tako poceni, zato Ciccarese pričakuje, da bodo roke YouBionic zelo dostopne.

Predvideva, da bi amputiranci lahko posodabljali strojno in programsko opremo svojih okončin, kot posodabljamo svoje pametne telefone. Če je na voljo posodobitev programske opreme Arduino, ki hitreje stisne prste, preprosto prenesite kodo. Če obstaja nadgradnja za palec, ki vam omogoča boljši oprijem peresa, 3D-natisnite novi del palca in zavrzite zastarelega.

»V prihodnosti bodo ljudje lahko posodobili svojo bionično roko s prenosom in tiskanjem najnovejšega 3D modela,« pravi. Trenutno je roka vsa plastična, razen žic, vendar namerava nanjo dodati gumijaste lise, da bi izboljšal oprijem s stiskanjem.

Ciccarese pravi, da je njegovo tehnologijo mogoče prilagoditi tudi za osebe z amputacijo stopala. A naredi tudi korak dlje. Predstavlja si, da bi lahko tudi zdravi ljudje v nekaterih situacijah našli tretjo roko koristno. Zakaj ne bi gasilcu ali komu drugemu, ki dela v ekstremnih razmerah, dali dodatno roko – robotsko neuničljivo okončino, ki ne čuti bolečine? In astronavtom, ki popravljajo površine svojih ladij, bi se lahko zdele roke, ki delajo zunaj svojih oblek, prav tako priročne.

"To napravo sem začel kot protetiko, vendar ima lahko veliko aplikacij," pravi Ciccarese. "Upam, da bom lahko naredil nekaj za človeštvo, kot je Iron Man."

Ciccarese, ki je podnevi oblikovalec čolnov in ponoči ljubitelj robotov, je pred približno enim letom začel eksperimentirati z bionično roko. »Stara sem 33 let. Oblikovanje čolnov je dobro, zakaj ne, vendar sem želel narediti nekaj pomembnega za človeštvo,« pravi in ​​dodaja, da namerava leta 2015 dovoliti amputirancem preizkusiti YouBionic.

»Na Twitterju sem se pogovarjal z očetom 5-letnika, ki mu manjka pet prstov. Čaka, da to dokončam, da bo lahko poskusil njegov sin.«

Priporočila urednikov

• Ta 3D-tiskalnik je več kot 50-odstotno znižan na obletni razprodaji Monoprice
• Potrebujete kostum za noč čarovnic v zadnjem trenutku? Oglejte si te pripomočke za 3D-tiskanje
• Prihodnost izdelave stvari: Znotraj evolucije 3D tiskanja s Formlabs
• Ideja za darilo za očetovski dan: Ti poceni 3D tiskalniki so naprodaj za manj kot 300 USD
• 50 let star laboratorij v Silicijevi dolini, ki je praktično izumil sodobno računalništvo