新型仿生手以火箭提供動力

美國納什維爾范德堡大學(xué)的科學(xué)家*近開發(fā)出的新型仿生手

　　新浪科技訊 北京時間9月5日消息，據(jù)美國生活科學(xué)網(wǎng)報道，美國納什維爾范德堡大學(xué)的科學(xué)家*近開發(fā)出了一種新型仿生手，依靠新型火箭提供動力，能舉起大約20到25磅(9～11公斤)的重物，比現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的假肢的載荷高出3到4倍，并且速度也比目前的假肢快3到4倍。

　　動力為其他仿生手的10倍

　　美國納什維爾范德堡大學(xué)的仿生學(xué)專家邁克爾·戈德法爾布說：“我們的設(shè)計沒有超人的力量或性能，但是從某些方面來說，它比以前的假肢(自己提供動力)更接近于人類手臂的功能，可舉起與自然臂舉起的一樣重的重物。它的動力大約是其他仿生手的10倍。”

　　與目前市場上的其他假肢相比，這種用火箭提供動力的仿生手還具有更高的靈活性和自由度。傳統(tǒng)的假肢只有兩個關(guān)節(jié)，分別處于肘部和“手掌”部位。這種新型仿生手原型的功能比以前的假肢更自然，擁有可以旋轉(zhuǎn)、彎曲的手腕以及可以自主張開、合攏的手指。

　　傳統(tǒng)仿生手由電池和電動機(jī)驅(qū)動。對此，戈德法爾布表示：“電池的電量對目前的假肢來說足夠了，因為目前的假肢的功能非常有限，人們并不會用它們做太多的事情。但假肢的功能越多，人們利用它的次數(shù)也越多，它消耗的能量也就越多。”可是，電池的重量是個問題，需要消耗的能量越多，電池就需要制作得越大，但太大了攜帶肯定不方便。為此戈德法爾布和他的同事開始尋找其他的提供能量的方法，*終確定使用火箭動力。

　　基本設(shè)計與航天火箭系統(tǒng)相似

　　新型仿生手的基本設(shè)計與火箭系統(tǒng)(幫助航天飛機(jī)和人造衛(wèi)星在軌操作)很相似。它使用了一個鉛筆大小的微型火箭。這個火箭利用涂有一層銥金屬的顆粒狀氧化鋁作為催化劑，燃燒加壓的過氧化氫液體，產(chǎn)生純凈的蒸汽，促使活塞上下運(yùn)動。你可能認(rèn)為這種裝置的噪音一定很大。戈德法爾布說：“它比我以前認(rèn)為的噪音更小。你在一間人們正在輕聲說話的房間內(nèi)都聽不到它發(fā)出的聲音。你必須在非常安靜的環(huán)境下才能聽到它操作時發(fā)出的噪聲。”

　　蒸汽通過像皮膚一樣的多孔覆蓋物排出來，并像正常情況下排出的汗液一樣蒸發(fā)掉。戈德法爾布說：“排出的蒸汽量就像一個人在熱天時，胳膊排出的汗液量。”

　　他們關(guān)心的重要問題是保護(hù)假肢使用者和靠近假肢的人不被溫度高達(dá)450華氏度(232攝氏度)的熱蒸汽燙傷。這種仿生手溫度*高的部位用特殊的絕緣材料包裹起來，讓它們在觸摸時更加安全。一個小型密封的過氧化氫罐安裝在上臂內(nèi)，它足夠為假肢提供可維持18小時正常運(yùn)動的能量。研究人員在6月底研究出這個*新假肢模型。進(jìn)一步的研究將讓這個4磅重的仿生手變得更輕和更加堅固耐用。

　　研究的資助可能即將結(jié)束

　　到目前為止，這項工作一直由美國國防高級研究計劃局(DARPA)資助，該機(jī)構(gòu)的目標(biāo)是研發(fā)出更優(yōu)良的假肢。防彈衣和戰(zhàn)場醫(yī)術(shù)的提高已經(jīng)減少了沖突中的大量人員傷亡，但是截肢人員的數(shù)量明顯增加，這種情況在參與伊拉克戰(zhàn)爭的老兵中非常普遍。國防高級研究計劃局的目標(biāo)是，在兩年內(nèi)研發(fā)出一種先進(jìn)的、可大范圍推廣的假肢。

　　不幸的是，戈德法爾布現(xiàn)在擔(dān)心，國防高級研究計劃局對這項研究的資助可能即將結(jié)束，因為這種仿生手的新穎的提供動力的方式的安全問題，它可能需要花費(fèi)很長時間才能獲得正式批準(zhǔn)。

　　如果國防高級研究計劃局撤消對該研究組的資助，戈德法爾布相信他們的仿生手仍能吸引其他機(jī)構(gòu)提供資金支持。他說：“我們已經(jīng)取得了如此大的進(jìn)步，已經(jīng)從這個研究團(tuán)隊中獲得了積極的反饋信息，因此我確信我們能夠?qū)⑦@項工作繼續(xù)下去。”戈德法爾布還有一個相似的項目，主要設(shè)計類似的仿生腿，這個項目由國家衛(wèi)生研究所資助。