机械义肢成就残疾儿童的超级英雄梦

 

许多孩子在小时候都曾梦想能够成为一名超级英雄。对于有肢体缺陷的孩子而言，拥有一只外形酷似钢铁人或美国队长的机械手臂，也许可以让他们幼年的时光更加美好。

 

更重要的是，这些义肢还能够帮助他们克服身体残疾，让他们享受与生活的乐趣，像是骑單車和玩电动游戏等。

 

在德州仪器（TI）的帮助下，中央佛罗里达大学（UCF）的学生们正在帮助那些天生手臂残缺或后天失去手臂的孩子们实现梦想。

 

年仅8岁的Alex Pring是位右臂先天发育不全的小男孩，而他同时也是钢铁人的忠实粉丝。

 

非营利性组织的执行总监Albert Manero表示：“Alex以前是一个非常腼腆的男孩，他甚至不敢去杂货店，因为他害怕人们对他另眼相待，或是问他一些令人难堪的问题。但因为义肢手臂带来的改变，现在的Alex可说是所有8岁孩童中最有自信的小孩。”

 

不过，这可不是一个普通的义肢手臂。它是一个特别订制的机械手臂，具有可移动的手掌和手指，所有的零件都是由3D打印所印制而成，而且义肢手臂的外形与钢铁人用来维护世界安全的机械手臂非常相似!

 

Alex说这只义肢手臂是他收到“最棒的礼物”。

 

Albert表示：“我们之前认为这些孩子只是想要融入正常生活，像普通人一样。不过，我们发现其实更重要的是身份认同和情感表达 – 这不是他们的缺陷，这只是他们个性的一部份。”

 

TI结缘Limbitless

 

一般来说，义肢手臂的起售价在40000美元左右，即使是在有医疗保险的情况下，这也是一个大多数人无法负担的价格。Limbitless已经为孩子们制造了20个义肢手臂，而这些孩子的家庭也无需为此支付任何费用。这个组织的理念就是想让接受义肢的孩子们了解到，他们的生活并不会受到任何限制。

 

“任何人都不应该从天生手臂残缺的孩子们身上谋取利益，我们正在寻找创新的方法，让这些义肢手臂具有更高的性价比。如此一来，我们就能够一直将这个理念坚持下去。” Albert说。

 

两年前，当Limbitless首次开始执行这个任务时，义肢手臂的材料费大约为350美元，其中包括塑胶、硬件、电池和马达。而透过TI所提供模拟、MCU和连接装置的集成电路板，帮助Limbitless将材料费减少了15%，同时还赋予了义肢手臂更多的功能性。

 

Albert说道：“我们持续的在创新、前进，采用TI的芯片可以拓展系统的效能和电池的使用寿命，这些芯片可帮助我们所从事的工作更加专业，可说是一大跃进。”

 

义肢手臂和手掌的运行主要依靠连接到使用者手臂肌肉上的三个电极。当使用者肌肉收缩时，一个电脉冲会触发伺服马达打开或关闭手掌。未来，工程师还希望进一步扩充这款手臂的功能。

 

UCF的毕业生Carolus Andrews一直在研究如何结合触觉回馈与蓝牙到手臂中。

 

Carolus解释，触觉回馈可以帮助使用者了解是否抓牢了某个物体，并透过柔和的蜂鸣声提醒使用者将物体放下，避免耗尽电池电量，因为当手掌抓住物体、手臂的伺服马达开始运行时，机械手臂的耗电量会加快。

 

Carolus说：“Alex问我们是否能够将触觉回馈集成到为他制造的义肢手臂中，我们觉得这是一个非常好的主意。”

 

Carolus最近加入了TI，并透过轮调计划成为一名应用工程师，不过他仍然在Limbitless当志工。

 

回到UCF校园后，Limbitless团队在TI的创新实验室中用3D打印机制作了这些义肢手臂。TI为了支持学生，提供测试电路板和评估模块，并且透过TI的资深设计人员予以协助解答他们所遇到的难题。

 

TI全球教育事业总裁Peter Balyta形容UCF的TI创新实验室为创客空间，在这里，来自不同科系的学生都能够将他们的创意转化成实际的雏型。

 

负责所有TI产学合作计划(包括大学计划等)的Peter说：“在世界各地的创新实验室中，TI将现实的工程概念应用到了成千上万名学生的生活中，不仅如此，我们也充分展示出学生如何利用这些概念创造出具有功能性和实用性的设计，而这些设计能够真正改善人们的生活。”

 

此外，Limbitless团队也正在创新实验室制造一个可申请专利的仿生轮椅，让使用者可以利用他们脸部肌肉的活动来进行控制。这个轮椅主要为了一名在战争中瘫痪的士兵所设计。

 

Albert表示：“我们的很多想法和创意都来自于TI的创新实验室。”

 

寻找灵感

 

Albert是在开车时萌生了制造仿生手臂的想法。他在收音机中听到一则新闻，说一名华盛顿州的男子为南非的一名木匠制造了第一个3D打印的机械手掌。

 

“我回到了自己的研究实验室，心里想著‘我也要这么做，但要怎样才能帮助他们呢？’”Albert说道。“后来，Alex的父母联系了我们，希望我们为他们的儿子制作一个机械手臂义肢。”

 

从那时起，这个组织已经为孩子们制作和提供了大约20个机械手臂。还有来自50个国家，将近480个孩子正在等待著他们的义肢手臂。Limbitless计划在明年帮助数百名儿童，而最终将有成千上万名儿童从中受益。

 

机械手臂已成为一个令人满意的成功专案，而Albert将这一切都归功于80名来自不同背景的志工学生所组成的伟大团队。

 

正在UCF机械工程系攻读博士学位的Albert说到：“能够将所学拿来帮助他人是一件令人兴奋的事情。这是最能让人产生满足和成就感的工作。当看到孩子们拿到义肢手臂、并在脸上浮现愉悦的笑容时，你会觉得一切的努力都是值得的。”

 

“我们正在帮助更多的孩子成为超级英雄!”
 

 

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