Solid State Humanity

Все ближе и ближе к тонкой грани между человеческой рукой и протезами. Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) представили биомиметический протез руки с 19 степенями свободы.

Напоминание: степень свободы (DOF) — это количество независимых направлений, в которых объект может двигаться. В контексте руки это число независимых движений суставов, например, сгибание пальцев или поворот запястья. Чем больше степеней свободы, тем выше подвижность и естественность движений.

Человеческая рука, для сравнения, имеет 23 степени свободы и выполняет более половины всех движений тела, несмотря на малый вес. Однако традиционные протезы часто ограничены в функциональности, так как современные моторизированные системы делают их либо громоздкими, либо недостаточно подвижными. Именно поэтому команда USTC сосредоточилась на разработке более лёгкого и эффективного протеза. В качестве основы для искусственных мышц они использовали сплавы с эффектом памяти формы (SMA), которые изменяют свою форму при изменении температуры. Эти материалы обладают высокой мощностью при малом весе, что позволяет обеспечить отличное соотношение силы и подвижности без утяжеления конструкции.

Ключевым элементом дизайна стала биомиметическая система передачи усилия, имитирующая работу сухожилий. Такая система минимизирует сопротивление при движении, что делает управление протезом более естественным. Встроенные датчики (всего 23 единицы) обеспечивают точный контроль движений, помогая пользователю плавно переключаться между различными захватами и жестами. Вес устройства составляет всего 0,37 кг, что делает его удобным для повседневного использования.

Кроме механических решений, разработчики внедрили голосовое управление, что значительно упрощает взаимодействие с протезом. Система поддерживает 60 языков и 20 диалектов, обеспечивая точность распознавания на уровне 95% и быструю реакцию на команды. Это позволяет пользователям управлять устройством без необходимости сложных манипуляций.

Разработанный протез способен выполнять не только базовые функции, но и сложные задачи, такие как работа с ножницами или управление смартфоном. Он поддерживает 33 классических типа захватов и 6 специализированных хватов для определённых задач, что расширяет его функциональные возможности. Таким образом, протез полезен не только для повседневного пользования, но и для профессионального. В перспективе уже обсуждается использование устройства гуманоидными роботами, ведь в робототехнике требуется высокая степень подвижности и точность движений.

Nature

A lightweight prosthetic hand with 19-DOF dexterity and human-level functions

Nature Communications - Traditional prosthetic hands have limited degrees of freedom (DOFs) and restricted grasping modes. Here, the authors develop a lightweight (370 g) biomimetic...

www.tgoop.com/solid_state_humanity/318

120 viewsFeb 19 at 17:27

Все ближе и ближе к тонкой грани между человеческой рукой и протезами. Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) представили биомиметический протез руки с 19 степенями свободы.

Напоминание: степень свободы (DOF) — это количество независимых направлений, в которых объект может двигаться. В контексте руки это число независимых движений суставов, например, сгибание пальцев или поворот запястья. Чем больше степеней свободы, тем выше подвижность и естественность движений.

Человеческая рука, для сравнения, имеет 23 степени свободы и выполняет более половины всех движений тела, несмотря на малый вес. Однако традиционные протезы часто ограничены в функциональности, так как современные моторизированные системы делают их либо громоздкими, либо недостаточно подвижными. Именно поэтому команда USTC сосредоточилась на разработке более лёгкого и эффективного протеза. В качестве основы для искусственных мышц они использовали сплавы с эффектом памяти формы (SMA), которые изменяют свою форму при изменении температуры. Эти материалы обладают высокой мощностью при малом весе, что позволяет обеспечить отличное соотношение силы и подвижности без утяжеления конструкции.

Ключевым элементом дизайна стала биомиметическая система передачи усилия, имитирующая работу сухожилий. Такая система минимизирует сопротивление при движении, что делает управление протезом более естественным. Встроенные датчики (всего 23 единицы) обеспечивают точный контроль движений, помогая пользователю плавно переключаться между различными захватами и жестами. Вес устройства составляет всего 0,37 кг, что делает его удобным для повседневного использования.

Кроме механических решений, разработчики внедрили голосовое управление, что значительно упрощает взаимодействие с протезом. Система поддерживает 60 языков и 20 диалектов, обеспечивая точность распознавания на уровне 95% и быструю реакцию на команды. Это позволяет пользователям управлять устройством без необходимости сложных манипуляций.

Разработанный протез способен выполнять не только базовые функции, но и сложные задачи, такие как работа с ножницами или управление смартфоном. Он поддерживает 33 классических типа захватов и 6 специализированных хватов для определённых задач, что расширяет его функциональные возможности. Таким образом, протез полезен не только для повседневного пользования, но и для профессионального. В перспективе уже обсуждается использование устройства гуманоидными роботами, ведь в робототехнике требуется высокая степень подвижности и точность движений.

BY Solid State Humanity