YouBionic สร้างมือเทียมจากการพิมพ์ 3 มิติ

โดยมีไอรอนแมนกำลังมอง นักออกแบบเทคโนโลยีชาวอิตาลี เฟเดริโก ชิกกาเรเซ ถือมือพลาสติกสีขาวที่มีสายหลากสีติดอยู่กับแผงสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ เขากำลังจะเริ่มการสาธิตของเขา คุณไบโอนิคแฮนด์. ที่หน้าต่างด้านหลังเขา ดวงอาทิตย์กำลังจะลับขอบฟ้า - เป็นเวลาเย็นในมิลาน - และทางด้านซ้ายของเขามีโปสเตอร์ขนาดเท่าจริงของ Tony Stark ในชุดโลหะทั้งตัว

“เขาเป็นผู้ช่วยของฉัน” Ciccarese พูดติดตลก “และยังเป็นฮีโร่และแรงบันดาลใจของฉันเพราะเขาใส่ใจมนุษยชาติ”

เขาพลิกมือ และนิ้วสีขาวนวลของมันก็กำแน่นเป็นกำปั้น จากนั้นพวกเขาก็คลายตัวและฝ่ามือก็เปิดอีกครั้ง สุดท้าย นิ้วชี้และนิ้วหัวแม่มือจะมีลักษณะเป็นวงกลม ราวกับกำลังถือวัตถุชิ้นเล็กๆ ที่บอบบาง

เราถือว่าการเคลื่อนไหวเหล่านี้เป็นเรื่องไร้สาระ เราทุกคนทำวันละพันครั้งโดยไม่ต้องคิด แต่สำหรับผู้ที่สูญเสียมือหรือนิ้ว การกระทำง่ายๆ เหล่านี้ไม่สามารถบรรลุได้ การจับลูกบิดประตูเป็นไปไม่ได้ ไม่ต้องพูดถึงการถือปากกาหรือการนับเงินทอน Ciccarese ออกเดินทางเพื่อแก้ไขปัญหานี้ มือ YouBionic ของเขาอาจดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่กลไกนี้เรียบง่ายอย่างน่าประหลาดใจ เขากล่าว

เมื่อเราต้องการเอานิ้วพันรอบแก้วหรือหยิบกระดาษ สมองของเราจะส่งสัญญาณไปยังกล้ามเนื้อของเรา สัญญาณเหล่านี้เดินทางผ่านระบบประสาทส่วนกลางของเราไปยังกล้ามเนื้อในรูปของแรงกระตุ้นไฟฟ้า ในร่างกายของบุคคลที่มีสุขภาพดี สัญญาณเหล่านี้ส่งผลให้กล้ามเนื้อหดตัวอย่างเหมาะสม เช่น นิ้วขยับและงอ ในร่างกายของผู้พิการ สมองยังคงสร้างสัญญาณ แต่ไปไม่ถึงจุดหมายปลายทาง เพราะส่วนต่างๆ ของร่างกายไม่ได้อยู่ที่นั่น แต่ถ้าคุณติดอิเล็กโทรดเข้ากับกล้ามเนื้อส่วนที่เหลือของแขนของผู้พิการ คุณสามารถอ่านแรงกระตุ้นและแปลเป็นการเคลื่อนไหวของมือได้ แม้ว่าจะเป็นพลาสติกก็ตาม

แรงกระตุ้นทางไฟฟ้ามีความแรงต่างกัน ซึ่งแปลเป็นการหดตัวในระดับที่แตกต่างกัน และการเคลื่อนไหวในช่วงที่แตกต่างกัน: แรงกระตุ้นที่ต่ำกว่าส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหวที่เล็กลง และแรงกระตุ้นที่สูงกว่าจะส่งผลให้มีขนาดใหญ่ขึ้น คน

การแปลงนี้ค่อนข้างตรงไปตรงมา Ciccarese กล่าว ต้องขอบคุณ Arduino ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ประเภทหนึ่งที่ช่วยให้สามารถสร้างอุปกรณ์หุ่นยนต์ที่ โต้ตอบกับโลกโดยใช้เซ็นเซอร์ที่ดูดข้อมูล (ในกรณีนี้คือผ่านอิเล็กโทรด) และแอคชูเอเตอร์ ซึ่งเป็นมอเตอร์ตัวเล็ก ๆ ที่สร้างชิ้นส่วนทางกล เคลื่อนไหว. “มีไฟฟ้าอยู่ในกล้ามเนื้อทุกส่วนในร่างกายของเรา” Ciccarese กล่าว “เมื่อสมองส่งแรงกระตุ้นไปยังกล้ามเนื้อ เซ็นเซอร์จะอ่านและแปลเป็นตัวเลขตามสัดส่วนของการหดตัว จากนั้นจึงส่งข้อความนี้ไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์”

ต้องใช้อิเล็กโทรดสามอิเล็กโทรดในการอ่านแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อหนึ่งเส้น เพื่อให้มือ YouBionic ทำงาน Ciccarese จะวางอิเล็กโทรดสีแดงไว้ที่กึ่งกลางของกล้ามเนื้อ วางอิเล็กโทรดสีน้ำเงินไว้ที่ปลาย และอิเล็กโทรดสีดำหันไปทางกระดูกใกล้กับกล้ามเนื้อ ในอนาคต เพื่อปรับปรุงการเคลื่อนไหว เขาวางแผนที่จะใช้อิเล็กโทรดกับกล้ามเนื้อหลายส่วน

แต่นั่นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเสน่ห์ของมือ YouBionic อีกอย่างคือความเรียบง่ายของการผลิต ชิ้นส่วนพลาสติกของมันถูกพิมพ์แบบ 3 มิติจากฝุ่นไนลอน ในกระบวนการที่เรียกว่า การเผาผนึกเครื่องพิมพ์เลเซอร์ 3 มิติจะให้ความร้อนแก่ฝุ่นและขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนพลาสติกที่ต้องการ “ตอนนี้ฉันส่งภาพวาดไปให้บริษัทรับพิมพ์” Ciccarese กล่าว แต่ในอนาคตก็สามารถทำได้ที่บ้าน ด้วยเทคโนโลยี 3D ที่แตกต่างกันเล็กน้อย เช่น การสร้างแบบจำลองการทับถมแบบหลอมรวม ที่สร้างชิ้นส่วนโดยการซ้อนชั้นพลาสติก ลูกค้าของ YouBionic จะสามารถพิมพ์ชิ้นงานด้วยมือของตนเองแบบ 3 มิติได้อย่างง่ายดายและราคาถูก Arduino ซึ่งทำงานบนฮาร์ดแวร์โอเพ่นซอร์สก็มีราคาไม่แพงเช่นกัน ดังนั้น Ciccarese จึงคาดว่ามือของ YouBionic จะมีราคาไม่แพงมาก

เขาจินตนาการว่าผู้พิการสามารถอัปเดตฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของแขนขาของตนได้เหมือนกับที่เราอัปเดตสมาร์ทโฟนของเรา หากมีการอัปเดตซอฟต์แวร์ Arduino ที่ทำให้นิ้วของคุณแน่นเร็วขึ้น เพียงดาวน์โหลดโค้ด หากมีการอัพเกรดนิ้วหัวแม่มือที่ช่วยให้คุณจับปากกาได้ดีขึ้น ให้พิมพ์ 3 มิติในส่วนนิ้วหัวแม่มือใหม่แล้วโยนส่วนที่ล้าสมัยทิ้งไป

“ในอนาคต ผู้คนจะสามารถอัปเดตมือไบโอนิคของตนได้โดยการดาวน์โหลดและพิมพ์โมเดล 3 มิติล่าสุด” เขากล่าว ตอนนี้มือเป็นพลาสติกทั้งหมด ยกเว้นสายไฟ แต่เขาวางแผนที่จะเพิ่มจุดยางเพื่อปรับปรุงการหนีบ

Ciccarese กล่าวว่าเทคโนโลยีของเขาสามารถปรับขนาดให้เหมาะกับผู้พิการทางเท้าได้เช่นกัน แต่เขายังก้าวไปอีกขั้นหนึ่ง เขาจินตนาการว่าแม้แต่มนุษย์ที่มีสุขภาพแข็งแรงก็อาจพบว่ามือที่สามมีประโยชน์ในบางสถานการณ์ ทำไมไม่ลองยื่นมือพิเศษให้กับพนักงานดับเพลิงหรือคนอื่นที่ทำงานในสภาวะสุดขั้วดู ซึ่งเป็นหุ่นยนต์แขนขาที่ทำลายไม่ได้ซึ่งไม่รู้สึกเจ็บปวด และนักบินอวกาศที่กำลังซ่อมแซมพื้นผิวเรืออาจพบว่ามีมือที่ทำงานนอกชุดสูทด้วยเช่นกัน

“ฉันเริ่มใช้อุปกรณ์นี้เป็นอุปกรณ์เทียม แต่สามารถใช้งานได้หลายอย่าง” Ciccarese กล่าว “ฉันหวังว่าฉันจะทำอะไรบางอย่างเพื่อมนุษยชาติได้เหมือนไอรอนแมน”

Ciccarese เป็นผู้ออกแบบเรือในเวลากลางวันและผู้ชื่นชอบหุ่นยนต์ในตอนกลางคืน เริ่มทดลองด้วยมือไบโอนิคเมื่อประมาณหนึ่งปีที่แล้ว “ฉันอายุ 33 ปี การออกแบบเรือเป็นสิ่งที่ดี ทำไมจะไม่ได้ แต่ฉันอยากทำสิ่งที่สำคัญสำหรับมนุษยชาติ” เขากล่าว พร้อมเสริมว่าเขาวางแผนที่จะให้ผู้พิการทางร่างกายทดสอบ YouBionic ในปี 2558

“ในทวิตเตอร์ ฉันได้คุยกับพ่อของเด็กอายุ 5 ขวบที่นิ้วหายไปห้านิ้ว เขากำลังรอให้ฉันทำสิ่งนี้ให้เสร็จ เพื่อที่ลูกชายของเขาจะได้ลองดู”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• เครื่องพิมพ์ 3D นี้ลดราคามากกว่า 50% ในการขายครบรอบ Monoprice
• ต้องการชุดฮาโลวีนในนาทีสุดท้ายหรือไม่? ลองดูการติดตั้งแบบ 3 มิติที่พิมพ์ได้เหล่านี้
• อนาคตของการสร้างสิ่งต่างๆ: วิวัฒนาการของการพิมพ์ 3 มิติด้วย Formlabs
• ไอเดียของขวัญวันพ่อ: เครื่องพิมพ์ 3D ราคาถูกเหล่านี้ลดราคาน้อยกว่า 300 ดอลลาร์
• ห้องทดลองใน Silicon Valley อายุ 50 ปีที่คิดค้นคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ในทางปฏิบัติ