На 3D-принтере напечатали анатомически точный искусственный палец
Американские и японские инженеры создали искусственный аналог пальца, относительно точно повторяющий его строение, в том числе кольцевые связки и сухожилия-сгибатели. Особенность этой разработки заключается в том, что она была напечатана за одну операцию с помощью 3D-принтера, работающего с разными материалами. Статья была представлена на конференции UR 2020.
Роботы с похожей на человеческое тело конструкцией используются как сами по себе, так и в качестве протезов рук или ног. В роборуках кисти часто внешне и по функциям повторяют работу настоящих кистей, но изнутри устроены иначе: часто в них между каждой парой фаланг расположены электромоторы. У человека пальцы сгибаются иным образом. В них на фалангах или между ними располагаются кольцевые связки, через которые проходят сухожилия-сгибатели. Выше, в области предплечья, эти сухожилия переходят в мышцы — глубокие и поверхностные сгибатели пальцев. Существуют роборуки, в которых этот механизм повторяется с помощью тросов, проходящих сквозь пальцы, но по конструкции они все равно не полностью аналогичны настоящей кисти.
Группа инженеров под руководством Синити Хираи (Shinichi Hirai) из Университета Рицумейкан создали с помощью 3D-принтера более анатомически верный искусственный палец. Он состоит из трех фаланг, трех сухожилий, а также нескольких соединительных элементов, имитирующих хрящевые и прочие ткани. Авторы создали модели этих элементов на основе данных о строении реальных пальцев.
http://www.youtube.com/watch?v=20Pi7zG5JtY
Одна из особенностей пальца заключается в том, что он, хотя и состоит из разных функциональных элементов с разными механическими свойствам, на самом деле представляет собой единую монолитную деталь. Добиться этого позволил 3D-принтер, способный за один подход печатать сразу двумя материалами. Кости фаланг инженеры напечатали твердым и жестким пластиком, хрящи сделали из мягкого и эластичного полимера, а остальные элементы были напечатаны смесью с определенным соотношением двух материалов, позволяющих добиться максимально близких к реальным тканям свойствам.
Поделиться
Помимо имитации строения рук разработчики протезов также пытаются воссоздать осязание, выступающее одним из главных способов изучения поверхностей предметов при бытовом взаимодействии. Например, швейцарские инженеры создали палец с пьезорезистивными датчиками, которые считывает неровности поверхности и посылает импульсы в срединный нерв руки.
Григорий Копиев