全球首款触摸感应仿生手，让残障人士重新获得触觉

2021 年 11 月 20 日 机器之心

机器之心报道

编辑：泽南

借助指尖上的传感器，你可以通过 Ability Hand 感觉到正在触摸的事物，它的反应速度只有 200 毫秒，比市面上其他类似产品更快，成本却只有一半。

Psyonic 的 Ability Hand 通过震动提示使用者接触到了物体，让人可以掌控抓握力度和放手时机。

在与父母一同造访巴基斯坦时，七岁的 Aadeel Akhtar 遇见了一个失去右腿的同龄女孩。那是他第一次遇到截肢患者。女孩的家人负担不起给她做假肢的费用，所以她用一根树枝作为拐杖来帮助自己走路。从那时起，Akhtar 就决定有朝一日开发出价格合理的假肢。

21 年后，也就是 2015 年，这位 IEEE 成员创立了一家名为 Psyonic 的公司，致力于设计和制造先进的、价格合理的假肢。这家总部位于伊利诺伊州香槟市的初创公司于 9 月发布了其第一款产品——Ability Hand。它是市场上速度最快的仿生手，也是唯一一款具有触摸反馈能力的手。

这款假肢使用压力传感器通过振动来模拟触觉，它的功能几乎就像一只真正的人手。轻质假肢上的所有五个手指都可以弯曲和伸展，目前共可以配置 32 种不同的抓握模式。

「对我们来说，最重要的是为人们提供一种功能强大的假肢，让他们能够做他们从未想过能再次做到的事情，」Akhtar 说道。在美国，这款产品已经开放给了年龄超过 13 岁的适用者，价格甚至低至个人补充医保（Medicare）范围之内。

在如今的成果背后，是 Aadeel Akhtar 些许曲折的求学经历：他最初想作为一名医生，并在 2007 年获得了芝加哥洛约拉大学的生物学学士学位，但在继续求学期间，他参与了计算机科学课程并改变了兴趣。

「我喜欢工程学、编程和构建事物，」Akhtar 说道。「我想找到一种方法，将我对工程和医学的兴趣结合起来。」

Aadeel Akhtar 在 2008 年获得了洛约拉大学的计算机科学硕士学位。两年后他被伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的「医学学者计划」录取，该计划允许学生同时获得医学博士和普通博士学位。Akhtar 于 2016 年获得了电气和计算机工程硕士学位以及神经科学博士学位，但至今尚未完成医学学位。

他在博士期间的研究重点是开发最终成为机械手的东西。

2014 年，他和另一位研究生 Mary Nguyen 与 Range of Motion 项目进行了合作，这是一个非营利组织，为世界各地买不起假肢的人提供设备。Akhtar 和 Nguyen 飞往厄瓜多尔的基多，在 Juan Suquillo 身上测试他们的产品，后者在 1979 年厄瓜多尔和秘鲁之间的边境战争中失去了左手。

他们开发的机械手让 Suquillo 三十五年来第一次能够将拇指和食指捏合在一起。患者报告说，由于获得了假肢，他感觉自己的一部分生活恢复了。Akhtar 表示，在那次反馈之后，他希望「每个人都能像 Juan 一样在使用我们的产品时获得同样的感觉。」

从那次旅行回来后不久，Akhtar 创立了 Psyonic。为了获得有关如何运营公司的建议并赢得启动资金，他带着仿生手项目加入了伊利诺伊大学的 Cozad 风险投资挑战。Psyonic 在多个项目中获得了第一名并获得了 1 万美元奖金。这家初创公司还在 2015 年获得了 1.5 万美元的三星研究创新奖。从那时起，Psyonic 获得了来自伊利诺伊大学科技企业家中心和美国国家科学基金会的资助。

这家初创公司目前拥有 23 名员工，包括工程师、公共卫生专家、社会工作者和医生。

Psyonic 的人造手重 500 克，大约和成人真手的平均重量一致。Akhtar 介绍说，大多数假手要比它再重 20% 左右。Ability Hand 包含六个安装在碳纤维外壳中的电机。它有硅胶手指、电池组和放置在患者残肢上的肌肉传感器。如果患者肘部以下截肢，两个肌肉传感器也可以放置在他 / 她完整的前臂肌肉上。人们能够使用这些传感器来控制手的运动和抓握。

和其他人们常见的智能设备一样，Ability Hand 通过蓝牙连接到智能手机应用程序上，为用户提供了另一种配置和控制手部动作的方式。Ability Hand 的软件通过 APP 自动更新。Psyonic 表示，机械手的电池可以在一小时内充满电。

Akhtar 和他设计的机械手。今年夏天，34 岁的 Akhtar 入选了麻省理工科技评论的全球 35 名 35 岁以下创新者名单。

Akhtar 表示，在与使用假手的患者们交谈时，他们反馈的问题主要是缺乏感觉、经常失效的问题。

为了让患者重新获得触觉，Ability Hand 在食指、小指和拇指上装有压力传感器。当患者接触物品时，他会感觉到皮肤上的振动模仿触觉。当用户接触物体时，假肢使用这些振动来提醒用户，并指示人抓住物体的力度，提示何时需要放开。

大多数假肢损坏的原因是因为它们由塑料、木材或金属等刚性材料制成，当它们碰到坚硬的表面时不会弯曲。Akhtar 说道，Psyonic 选择使用橡胶和硅胶制作手指，这些手指很灵活，可以承受很大的力，Ability Hand 也是有防水能力的。

「最近我们把它放在烘干机里 10 分钟，完全没问题，」Akhtar 说道。

究竟怎样才算得上足够坚固？为了测试机械手的耐用性，Akhtar 与 2018-2019 年美国残疾人铁人三项全国冠军 Dan St. Pierre 进行了角力。

「我们希望尽可能提高肢体差异患者的生活质量。看到 Ability Hand 在如此短的时间内已经对人们产生的影响，这激励了我们继续前进。」Akhtar 说道。

下一步是让触觉更加精细，Psyonic 及其合作伙伴正在研究如何改进假手。一些合作伙伴，包括芝加哥的 Ryan AbilityLab 和匹兹堡大学正在研发大脑和脊髓植入物，这可以帮助患者控制假肢。植入物可以刺激控制感觉摄入的大脑区域，当假肢的手指触碰到物体时，植入物会向大脑发送信号，让患者感受到触感。

参考内容：

https://spectrum.ieee.org/bionic-hand-simulates-touch

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