文:欧敏铨
笔者曾介绍过MIT仿生中心的仿生义肢研究,其成果甚至能帮助一个遭截肢的前舞者重新站上舞台。但这样的先进科技义肢,想当然尔是非常昂贵且需量身订做的,目前仍很难普及到各个有需求的人身上。事实上,透过3D列印,更多动人的发明故事正在发生。
高中生自学开发义肢最为人所知的,该是这位来自的高中生Easton LaChappelle,他在去年以17岁的年纪夺下顶尖的英特尔国际科学展第二名,得奖的作品是一只机器手臂。这只手臂不是用于生产线,而是希望帮助需要义手的人。
为了降低身障者对义手的成本负担,Easton的发明选用开放硬体的Teensy Arduino开发板,并採用售价不到800美元的Printrbot 3D列印机来输出需要的零件,进而将市价达2万至8万美元的义手降到总成本仅250美元。Easton表示,除了齿轮、马达、螺丝等零件外,几乎都可以用3D列印机来印製出来。
令人讚歎的是,Easton从14岁就开始了机器手臂的自学发明,目前的版本已是第三代了。原本他只是觉得好玩,但后来遇到一位天生没有右臂的女孩,见她和其家人深深受到昂贵义手不断更换的沈重负担所苦,因而生出开发功能强大又低成本的机器手臂。
在其第二代的手臂中,採用了牙科橡皮圈模仿的肌腱、彩色尼龙包胶线圈做成的韧带、任天堂遥感手套、还有操纵手臂动作的脑波控制耳机所构成。肌肉的动力来源则是可变电阻和直流马达组成的自製伺服机。
第三代的义手除了Arduino开发板外还配备了放大器电路、蓝芽接收器。使用者操控时先收缩肌肉选择动作功能表,然后用眨眼的方式控制预设好的手、肘、手腕的姿势,选择好之后,EEG耳机会检测脑波来控制义手进行动作。
为扩大生产规模,Easton在去年4月透过Kickstarter 介绍义手,并顺利集资成功。不仅如此,他还受邀进白宫科学节向欧巴马展示其发明,并在TED发表了一场演说。如今,他参与了NASA Robonaut的研究团队,继续在遥控机器人的控制上进行开发。
9岁女孩因3D列印义肢改变人生最近一则令人振奋的案例,是一位伊利诺州9岁小女孩的故事。Kylie Wicker是位可爱的小女孩,但她从出生就没有健全的左手手指,这当然造成她生活上的很大困扰,而她的父母也为了要不要花钱为女儿客製义肢而伤透脑筋,因为他们的孩子还在长大,昂贵的义肢很快就不能用了。
这个问题最近终于找到了解答,就是运用3D列印这项技术。在网路上看到有人用3D列印机印出塑胶材的义肢(可能就是Easton的故事),Kylie的父亲向当地的Boylan天主教高中寻求协助,该校工程图学教室正好引进了一台Makerbot 3D列印机,负责教学的老师Bud May就这么义不容辞地着手研究,并在网路上找到可供参考的Robohand开源专案,也让他顺利地做出成果!
根据Robohand的指示,Bud用3D列印机印出义手零件,再穿上软线组合出可以鬆紧控制的人工手指,让Kylie的左手可以捉紧东西,而这件事让她兴奋地说:「我终于可以自己骑脚踏车了!」
重点是,这个发明总共花了多少钱?Bud解答说:「材料费加一加顶多5美元!」
同样的故事也发生在Leon McCarthy这位12岁少年和更多人的身上,截至今日,Robohand专案已让超过200个人改变了生活。从这个角度看,将开源3D列印用于社会创新,确实充满了很大的潜能,值得更多人一起来努力。(注:笔者将另行介绍Robohand。)
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(这支影片可清楚看出义手对Leon的生活发生了什么改变)