大膽創(chuàng)意無需巨額資金

——3D打印機(jī)械手獲英年度詹姆斯·戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)

本報(bào)駐英國記者  鄭煥斌

據(jù)BBC等英媒近日報(bào)道，英國布里斯托Open Bionics公司27歲的喬爾·吉伯德，憑借設(shè)計(jì)的原型3D打印機(jī)械手，獲得了2015年度英國詹姆斯·戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。

與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，吉伯德設(shè)計(jì)的機(jī)械手制作時(shí)間大大縮短，價(jià)格也大幅度降低。通過3D掃描患者的截肢，40小時(shí)內(nèi)就可量身定做出非常輕便的機(jī)械手。該設(shè)計(jì)被戴森獎(jiǎng)譽(yù)為“開啟了機(jī)械手發(fā)展歷程的階躍式變化”。

源自臥室的創(chuàng)業(yè)

2013年，剛從普利茅斯大學(xué)畢業(yè)的25歲的喬爾·吉伯德懷著一種強(qiáng)烈愿望，要讓年輕截肢患者擁有令其自豪的機(jī)械手。為此他放棄了待遇優(yōu)厚的工作，通過眾籌計(jì)劃走上了研發(fā)3D打印機(jī)械手之路。

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(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的支持，把臥室作為辦公室開始了設(shè)計(jì)工作。他向采訪他的記者說：“在遇到職業(yè)廚師利亞姆和6歲小女孩夏洛特之后，這一想法更加執(zhí)著。利亞姆需要一只機(jī)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(xiàn)有假肢手，認(rèn)為它們過于丑陋、過于沉重。”

在設(shè)計(jì)過程中他也曾遇到很多挑戰(zhàn)，先后10多次修改原設(shè)計(jì)方案，最終將部件數(shù)量大幅減少為4個(gè)。他說，正是那些曾經(jīng)幫助過他的人的不斷激勵(lì)，使他鍥而不舍地最終將設(shè)計(jì)引入市場。

想顛覆整個(gè)行業(yè)

吉伯德設(shè)計(jì)的機(jī)械手是由3D打印的4個(gè)獨(dú)立部分組成。機(jī)械手通過緊貼于使用者皮膚上的傳感器偵測肌肉運(yùn)動(dòng)，再利用這些肌肉電訊號控制手的抓握動(dòng)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(jī)械手完成輕握動(dòng)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(dāng)傳感器接觸到物體時(shí)卻能分辨出來，從而控制手指的施力強(qiáng)度。這樣，即便握住類似雞蛋一樣的易碎物品也不會(huì)將其弄碎。

利用一種配置特殊傳感器的小平板，吉伯德在數(shù)分鐘之內(nèi)就能對一名使用者做出綜合判斷，然后在40小時(shí)內(nèi)3D打印出機(jī)械手的各個(gè)部件，再需兩小時(shí)就能成功裝配一只機(jī)械手。他最初的設(shè)計(jì)主要是采用塑料部件，用螺栓將其與其他一些現(xiàn)成部件組裝在一起，耗時(shí)長且易折斷。新設(shè)計(jì)采用了熱塑性彈性體，需打印的部件數(shù)量只有4個(gè)，還具有柔性接頭。這意味著新機(jī)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(jié)約成本和時(shí)間，其性能也得到了改善。

迄今，Open Bionics公司已制作了10只機(jī)械手，并獲得了一些訂單。但吉伯德承認(rèn)，設(shè)計(jì)依然有很多局限性。他說：“與那些高端產(chǎn)品相比，目前使用的是低成本電機(jī)，因而綜合實(shí)力就相對較低。我們通過使用者和家用物品等對設(shè)計(jì)進(jìn)行測試，正在嘗試實(shí)現(xiàn)一種折中方案——消費(fèi)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。”

吉伯德的計(jì)劃也獲得了美國迪斯尼創(chuàng)業(yè)孵化器“技術(shù)新星加速器”（Techstars Accelerator）的資助。目前，吉伯德這種設(shè)計(jì)只能幫助那些失去前臂的患者，其最終目標(biāo)是能幫助所有肘上截肢患者。吉伯德愿意讓截肢者免費(fèi)分享和使用其設(shè)計(jì)，但他們要共享使用中的任何改進(jìn)建議。

吉伯德打算于2016年開創(chuàng)一家公司專門銷售定制機(jī)械手，并設(shè)定了最終目標(biāo)——向所有人提供他們能支付得起的機(jī)械手，以此顛覆假肢產(chǎn)業(yè)。

開啟行業(yè)里程碑

摘取英國詹姆斯·戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)有助于吉伯德的設(shè)計(jì)獲得更廣泛認(rèn)可，并有機(jī)會(huì)與其他20多位競爭者角逐2015年度國際詹姆斯·戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。英國國際修復(fù)外科和培訓(xùn)基金會(huì)創(chuàng)始主席芭芭拉·杰梅克女士認(rèn)為，“具有正常功能的機(jī)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(jìn)假肢修復(fù)器械的實(shí)用性進(jìn)程，這值得祝賀。我將懷著極大興趣關(guān)注其未來進(jìn)展。”

詹姆斯·戴森說：“這表明大膽創(chuàng)意并不需要巨額資金，如果該技術(shù)能取得成功將會(huì)提高全世界截肢患者的生活質(zhì)量。”他還在一項(xiàng)聲明中指出：“通過快速的原型技術(shù)，吉伯德已經(jīng)開啟了機(jī)械手發(fā)展歷程的階躍式變化。”

（科技日報(bào)倫敦9月15日電）