Mão protética leve corresponde à destreza humana com 19 graus de liberdade

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) desenvolveu recentemente uma mão protética leve com 19 graus de liberdade (DOF), capaz de replicar funções da mão humana. Esse desenvolvimento pode ajudar na reabilitação funcional e nas atividades diárias de milhões de amputados no limite superior. A pesquisa foi publicada em Comunicações da natureza.

A mão humana, com seus 23 graus de liberdade, representa cerca de 54% da capacidade total de movimento do corpo, apesar de pesar apenas cerca de 1/150 do peso corporal. No entanto, as mãos protéticas tradicionais geralmente dependem de mecanismos acionados por motor, que geralmente enfrentam limitações devido à baixa densidade de potência, resultando em dificuldades em equilíbrio entre DOF e peso. Portanto, projetar mãos protéticas mais eficazes exige abordar o movimento alto DOF e o conforto do usuário.

Para enfrentar o desafio, a equipe de pesquisa utilizou ligas de memória de forma (SMA) com altas taxas de potência / peso como atuadores musculares artificiais. Eles empregaram um sistema de transmissão orientado a tendão biomimético que amplifica a força motriz da SMA enquanto reduz a resistência à transmissão. Com base nas características de transmissões separadas do tipo tendão, os pesquisadores integraram 23 unidades de sensores nos dedos e no pulso para alcançar um controle articular preciso.

Além disso, a mão protética inclui um módulo de resfriamento com 38 atuadores de SMA, permitindo 19 DOF ativo. Graças a esse design biomimético e alta integração, a mão protética pesa apenas 0,37 kg e possui destreza no nível humano, capaz de realizar tarefas diárias, como pentear cabelos, escrever, apertar as mãos, trocar cartões de visita e jogar xadrez.

Quanto à funcionalidade, a mão protética integra a tecnologia de reconhecimento de voz, fornecendo um sistema de interação humano-máquina simples, fácil de usar e econômico. Ele suporta 60 idiomas e 20 dialetos, com uma taxa de precisão de reconhecimento de 95% e um tempo de resposta medido em milissegundos, tornando -o adequado para uso generalizado entre os amputados.

Além disso, a mão também demonstra a capacidade de operar tesouras, usar um smartphone e executar gestos complexos de linguagem de sinais. Ele replicou 33 movimentos tradicionais de agarrar as mãos humanas e adicionou seis ações mais avançadas, oferecendo uma ampla gama de cenários de aplicação.

Em resumo, esta pesquisa representa um salto adiante no campo das próteses. A nova tecnologia tem o potencial de mudar a vida dos amputados, dando -lhes a capacidade de se mover mais livremente, executar tarefas diárias com maior facilidade e recuperar sua confiança. Além disso, a mão mostra um grande potencial para aplicações de engenharia, fornecendo uma solução eficaz para a destreza do robô humanóide e a pesquisa das mãos protéticas de alto desempenho.