پرینت سه بعدی دست مصنوعی با دوربین تعبیه شده در کف آن

چاپ سه بعدی، کاربردهای بسیاری در زمینه‌های مختلف دارد، یکی از بیشترین کاربردهای مستقیم از این تکنولوژی استفاده در پروتز است. در سراسر جهان، سازمان‌هایی مانند e-NABLE و Open Bionics به طور چشمگیری هزینه‌های اندام مصنوعی را برای کسانی که از نظر مالی ضعیف هستند کاهش می‌دهند.

دست‌های مصنوعی معمولی، از طریق سیگنال الکترومیوگرافی (EMG) تولید شده در عضلات اسکلتی کنترل می‌شود؛ این نوع پروتز، به تمرکز کاربر نیاز دارد تا بتواند موقعیت و جهت‌گیری شی را تشخیص دهد و به وسیله دست مصنوعی آن شی را بگیرد. نظرسنجی نشان داده است که استفاده‌کنندگان از دست مصنوعی میوالکتریک، تمایل دارند، میزان توجه بصری برای گرفتن اشیاء با دست‌شان کاهش یابد.

به همین علت، محققان موسسه فناوری کارلسروهه (KIT) در آلمان، یک دست مصنوعی پرینت سه بعدی شده پیشرفته را توسعه دادند و به این ترتیب، بار شناختی کاربر از طریق مکانیزم‌های هوشمند را کاهش دادند. یک سنسور، یک سیستم پیشرفته، یک دوربین RGB در کف دست، یک صفحه نمایش رنگی در پشت دست که به طور مستقل اشیا را تشخیص دهد، با استفاده از پرینت سه بعدی دست مصنوعی با دوربین تعبیه شده در کف آن، جاسازی شده است.

نحوه عملکرد دست مصنوعی حاصل از پرینت سه بعدی

محققان توضیح می‌دهند: “از لحاظ طراحی مکانیکی، مکانیسم تطبیقی دستکاری شد تا این امکان فراهم شود که به صورت خودکار، انگشتان دست در اطراف شی موردنظر قرار بگیرد و به طور مستقل باز و بسته شود.” سیستم سنسور شامل سنسورهای درون دو موتور و یک دوربین RGB برای دیدن شی، سیستم جاسازی شده در کف دست امکان یکپارچه‌سازی اطلاعات سنسورها، اطلاعات بصری، بازخورد کاربر و اطلاعات وضعیت از طریق بلوتوث را فراهم می‌کند. ”

اولین دست مصنوعی با دوربین تعبیه شده در کف دست

به گفته محققان، دست مصنوعی پیشنهادی اولین دستگاهی است که در کف آن دوربین جای گرفته است. برای اطمینان از ظاهر انسان، سخت افزار کامل شامل موتورها، مکانیزم‌ها، سیستم‌های جاسازی شده، سنسورها، بازخورد کاربر و رابط کاربر در کف دست مربوط به یک مرد متوسط قرار گرفته و آزمایش شده است. KIT UPro Hand کاملا فعال و قابل کنترل است و به عنوان واحد مستقل عمل می‌کند و به منابع محاسباتی خارجی نیازی ندارد.

اجزای پرینت شده دست مصنوعی

بخش بیرونی حاصل از چاپگر سه بعدی دست مصنوعی با استفاده از پانل انتخابی لیزر با استفاده از پرینتر سه بعدی PA2200 چاپ می‌شود که یکی از رایج‌ترین مواد پرینت سه بعدی شده حرفه‌ای از نمونه‌های کاربردی محسوب می‌شود. به گفته محققان، چاپ سه بعدی به عنوان یک روش تولید به صورت شخصی‌سازی برای کاربر محسوب می‌شود. انگشتان دست با PA2200 پرینت شده است تا با قدرت و ظاهر بصری کف دست مطابقت داشته باشد.

ساختار حاصل از پرینت سه بعدی دست مصنوعی

هر چهار انگشت به طور همزمان از طریق انتقال نیروی توزیع بر اساس مکانیزم TUAT / Karlsruhe هدایت می‌شوند. و انگشت شست توسط یک موتور دوم فعال می‌شود. ساختار این مکانیزم اجازه می‌دهد انگشتان به طور طبیعی در اطراف شی قرار بگیرند. محققان می‌نویسند: “تاندون‌ها، از طریق لوله‌های PTFE رد می‌شوند و به منظور کاهش اصطکاک درون مواد پرینت سه بعدی شده قرار می‌گیرند.”

استفاده از دست مصنوعی

محققان چندین آزمایش را انجام دادند که در آن از دست پرینت سه بعدی شده برای نگهداری اقلام خانگی در اشکال مختلف استفاده شد. با استفاده از این وسیله، ۸۵.۲٪ از ۶۰ شی موجود را می‌توان با موفقیت از یک سطح صاف برداشت و از این طریق ۱۹۳ امتیاز از مجموع ۲۳۰ امتیاز کسب کرد، این اتفاق در هنگام برداشتن اشیاء بسیار نازک مانند کارت‌های اعتباری، اغلب اتفاق می‌افتد.

آینده‌ای برای دست مصنوعی

با این وجود، فضا برای استفاده از سیستم‌های کامل چندمنظوره سنسور و هم‌چنین استفاده از آن در طرح‌های کنترل نیمه‌اتوماتیک به عنوان موضوع پژوهشی امیدوار کننده در آینده فراهم است. براساس سیستم تعبیه شده توسعه یافته، قصد داریم تا فعالیت‌مان را به سمت یک پروتز جداگانه گسترش دهیم که توانایی ارائه پشتیبانی هوشمند را با استفاده از توان محاسباتی یکپارچه داشته باشد.