科学家3D打印精细准确的拟人仿生机械手

　　【中国智能制造网  新品速递】一般来说，机械手有两种普遍的设计流派。种是以完成某项工作为导向的简单明了的机械手，依靠两三根“手指”（所形成的钳子）轻而易举的完成许多工作。第二种是完全按照人类双手进行模拟——拥有一根拇指的其他四根手指的设计，基于人类数百万年进化而成的双手去设计机械手，因为我们身边所有的物体都是根据我们的双手去设计的，所以如果希望机器人能够尽可能做到更多事情，好是拥有一双像真人一样的手。　　鉴于真实人手内在的复杂性，在设计拟人仿生手时不可避免的采取了许多折中方案，让它们正常工作的同时还保持了人手的外形。来自西雅图华盛顿大学的ZheXu和EmanuelTodorov开创性的开发了一款有史以来精细且运动准确的拟人仿生手，它的目标是完全取代人类双手。
　　
　　关于设计一种新的机械手对他们的重要性，Xu表示：
　　
　　“拟人机械手设计的常规方法是，用类似铰链、联动装置和平衡环等零件来实现生物部件的机械化，从而将看似复杂的人体参照物进行了简化。这种方法对于理解并模仿人手的运动原理有一定帮助，但不可避免的制造了一些人与机械手之间的不良差异，因为人手上大多数显著的生物力学特征都在机械化的过程中被丢弃了。这些机械手和人手生物力学在本质上的不匹配阻碍了我们使用自然的手部运动来直接控制它们。因此，还没有任何一只拟人机器人手可以达到人手的灵巧程度。”
　　
　　Xu和Todorov决定从零开始他们的机械手项目，以尽可能的方式机械的复制人手。首先，他们通过激光扫描出了人手的骨骼，然后通过3D打印出匹配的人工骨骼，使他们能够复制出我们人手所拥有的灵活的连接关节。Xu解释说：
　　
　　“例如，我们对生拇指的运动依靠于腕掌关节（CMC）中梯形骨的复杂形状。由于梯形骨的不规则形状，CMC关节轴没有固定的位置。所以说，目前所有的拟人机械手都是采用传统的机械连接，这种连接方式固定的旋转轴。因此，这些传统的机械手都无法还原自然的拇指运动。我们通过扫描尸体手骨架，3D打印了人工骨骼，并且该人工手指关节的运动范围、刚度、和动态行为都非常接近人手。我们的机械手设计的保留了重要的人手生物力学信息，达到了解剖级别。”