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據BBC等英媒近日報道,英國布里斯托Open Bionics公司27歲的喬爾·吉伯德,憑借設計的原型3D打印機械手,獲得了2015年度英國詹姆斯·戴森設計獎。: t$ Z0 s) P4 C' i0 y7 x6 u# d( g
3 ^$ h N, A- I1 p6 ?8 v- o4 S$ ^4 i與現有同類產品相比,吉伯德設計的機械手制作時間大大縮短,價格也大幅度降低。通過3D掃描患者的截肢,40小時內就可量身定做出非常輕便的機械手。該設計被戴森獎譽為“開啟了機械手發展歷程的階躍式變化”。3 K) s4 `5 p1 z8 L: l' B7 t
源自臥室的創業
' k5 b0 s# A, ^; C# h/ l2013年,剛從普利茅斯大學畢業的25歲的喬爾·吉伯德懷著一種強烈愿望,要讓年輕截肢患者擁有令其自豪的機械手。為此他放棄了待遇優厚的工作,通過眾籌計劃走上了研發3D打印機械手之路。& s4 A: G$ X- v0 [) K8 z5 E
最初,他從家人、朋友以及一些手指截肢患者那里籌措了44000英鎊,并得到了大名鼎鼎的布里斯托機器人實驗室的支持,把臥室作為辦公室開始了設計工作。他向采訪他的記者說:“在遇到職業廚師利亞姆和6歲小女孩夏洛特之后,這一想法更加執著。利亞姆需要一只機械假肢手,來幫助他完成廚房的日常工作;夏洛特則因患腦膜炎失去了全部手臂,但她看不上現有假肢手,認為它們過于丑陋、過于沉重。”6 q' P1 d& U) n8 c5 a" y
在設計過程中他也曾遇到很多挑戰,先后10多次修改原設計方案,最終將部件數量大幅減少為4個。他說,正是那些曾經幫助過他的人的不斷激勵,使他鍥而不舍地最終將設計引入市場。3 G2 T. L' \0 c# j4 i3 v
想顛覆整個行業2 D1 W7 h9 w6 M
吉伯德設計的機械手是由3D打印的4個獨立部分組成。機械手通過緊貼于使用者皮膚上的傳感器偵測肌肉運動,再利用這些肌肉電訊號控制手的抓握動作。使用者收縮一次肌肉便可控制手指的展開和閉合,收縮兩次肌肉就可使機械手完成輕握動作。使用者本人無法具體感覺到手指正在接觸的究竟是何物,但當傳感器接觸到物體時卻能分辨出來,從而控制手指的施力強度。這樣,即便握住類似雞蛋一樣的易碎物品也不會將其弄碎。
+ g7 {3 \% s0 f/ Z' D3 G2 K6 M! H利用一種配置特殊傳感器的小平板,吉伯德在數分鐘之內就能對一名使用者做出綜合判斷,然后在40小時內3D打印出機械手的各個部件,再需兩小時就能成功裝配一只機械手。他最初的設計主要是采用塑料部件,用螺栓將其與其他一些現成部件組裝在一起,耗時長且易折斷。新設計采用了熱塑性彈性體,需打印的部件數量只有4個,還具有柔性接頭。這意味著新機械手能承受更大的撞擊力,需要更少的裝配流程,因此可以節約成本和時間,其性能也得到了改善。
. p e0 ?% C0 J迄今,Open Bionics公司已制作了10只機械手,并獲得了一些訂單。但吉伯德承認,設計依然有很多局限性。他說:“與那些高端產品相比,目前使用的是低成本電機,因而綜合實力就相對較低。我們通過使用者和家用物品等對設計進行測試,正在嘗試實現一種折中方案——消費者能夠支付得起,且擁有足夠力量幫助人們完成他們想做的大部分事情。”
( `6 [: F: R) Y( _0 a吉伯德的計劃也獲得了美國迪斯尼創業孵化器“技術新星加速器”(Techstars Accelerator)的資助。目前,吉伯德這種設計只能幫助那些失去前臂的患者,其最終目標是能幫助所有肘上截肢患者。吉伯德愿意讓截肢者免費分享和使用其設計,但他們要共享使用中的任何改進建議。9 Q2 }4 O0 n$ X
吉伯德打算于2016年開創一家公司專門銷售定制機械手,并設定了最終目標——向所有人提供他們能支付得起的機械手,以此顛覆假肢產業。5 n( W" n% B9 L1 o( [: {( _
開啟行業里程碑' o, S. V4 n: r' Q; [
摘取英國詹姆斯·戴森設計獎有助于吉伯德的設計獲得更廣泛認可,并有機會與其他20多位競爭者角逐2015年度國際詹姆斯·戴森設計獎。英國國際修復外科和培訓基金會創始主席芭芭拉·杰梅克女士認為,“具有正常功能的機械手能對那些迫切需求者帶來重大影響,能使他們正常工作、照顧自己和家庭。吉伯德正在推進假肢修復器械的實用性進程,這值得祝賀。我將懷著極大興趣關注其未來進展。”
: m: E7 U9 H) o+ j) E詹姆斯·戴森說:“這表明大膽創意并不需要巨額資金,如果該技術能取得成功將會提高全世界截肢患者的生活質量。”他還在一項聲明中指出:“通過快速的原型技術,吉伯德已經開啟了機械手發展歷程的階躍式變化。”
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