技术贴:展翼计划3D打印义肢技术概述与通用模型

展翼计划
2019
01/06
21:36
展翼官方
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本帖最后由 Zzzzzzz 于 2019-1-6 21:45 编辑

展翼计划是为我国残障儿童提供免费普及型3D打印义肢辅具的公益项目,截至2018年12月,我们已经在全国范围内送出100个免费义肢辅具,帮助到60个不同的残障儿童。这篇帖子主要介绍展翼官方使用的义肢模型、展翼设计师标准、义肢制作流程、推荐模型文件及教程、FAQ。

一、义肢模型
目前,我们官方使用的义肢模型有如下三款:
图片 1.png

这些3D打印机械手,对标“简易功能型”义肢,主要实现基本抓握动作。
- PH手掌义肢:
图片 2.png

- UA手臂义肢:
图片 3.png

- SH肩背义肢(测试视频):
我们除了不断在实践中改进上述三款模型外,同时也在探索新的产品领域,包括
- 特定场景用义肢辅具
- 简单的肢体功能障碍者使用辅具
- 基于肌电传感的低成本3D打印肌电手
这几种尝试我们也陆续达到了实例验证的阶段,之后负责这些部分的设计师们也会陆续与大家分享设计!

二、展翼合格设计师标准
我们希望你曾通过任何方法,做出过一只3D打印机械手(文末附2款展翼通用模型的stl文件及视频组装教程,更多教程会在后续发布)。之后我们也将需求者情况公开在社区中,有意愿并达到展翼合格设计师标准的小伙伴们,可以申领实际案例,为小朋友打造炫酷机械手哦!
在真实案例中,除了使用开源模型以外,需要针对每位需求者的具体情况进行定制,定制要求有:
- 尺寸定制:根据二维照片或三维扫描模型,确保尺寸合适(注意,因为我们无法做到专业的接受腔设计,所以机械手多为半包围结构,只需尽可能尺寸、外形贴合)
- 功能定制:仅仅是抓握功能,日常生活中就有很多应用场景,如拿起玩具、握笔、双手配合刷牙、做家务,骑脚踏车,等等......因此,通用抓握功能可能不是最好的形式
- 外观定制:3D打印的优势便是易于实现外观上的定制,特别是合理的颜色搭配和logo增加,就能让机械手增色不少!

三、义肢制作流程
获取数据(二维照片、三维扫描、石膏模)取型→使用Meshmixer、Zbrush等软件外形修改/使用Inventor、Solidworks等软件结构设计→3D打印制造零件/购买外购件和工具→组装和测试→远程品控、获得地址→寄出

四、推荐模型文件及教程
手掌义肢模型(附上Enabling the Future 收录Phoenix Hand原版)
手臂类模型推荐(附上Enabling the Future 收录的Unlimbited Arm定制版、原版)

五、FAQ
在这里回答2个最近展翼计划常常被问到的问题,之后,我们也会专开一个答疑贴,对展翼计划3D打印义肢感兴趣,并且存在疑问的小伙伴们,欢迎来尽情留言哦~
Q1:展翼后续对设计师与3D打印厂商的资源有什么打算,自己能为项目做些什么?
A:由于不同受助者需要的资源和服务不同,我们会从受助者需求出发,来一对一地对接所需资源。与此同时,展翼计划除了直接为孩子定制机械手,还有诸多研发、教育课程、工作坊项目,用于3D打印机械手技术的提升与普及,也需要大家的鼎力支持!所以,我们会根据大家提交的报名信息,具体去对接所需的资源的。因为大家的热情太高,我们目前还没能全部利用上大家的资源,请大家不要着急哦

Q2:现在最好的义肢和技术是什么,都有哪些厂商,我们做的3D打印义肢有什么特点?
A:据我们了解,目前市场上主流的上肢假肢技术是肌电手,也就是基于肌肉电信号配合电机驱动的机械手。而机械手方面,市面上以索控式为主,实现功能多为基本抓握功能。相比机械手,肌电手能够通过训练多种肌电信号,实现多种机械手手势,所以肌电手往往是成年残障者更为青睐的产品。
通过肌电传感器识别3-5个肌电信号,配合一定模式识别方法(按键、特定手势等),最多可以做到数十种手势。国际上做肌电手较为知名的有Ottobock公司、奥索公司等,国内有上海科生、上海傲意科技(OYmotion)等。随着肌电传感技术普及,正常人手通过一定的训练,得到3-5种机械手动作已经不是难事,相比之下,如何从残障者身上训练出足够多种类的肌电信号,从而实现更多手势显得更加困难。要知道,残障人士残缺情况各不相同,不是都适合肌电手的哦!展翼计划也正在紧锣密鼓地打造低成本3D打印肌电手,现在已经准备在实际案例测试了哦,感兴趣参与肌电手研发的小伙伴,也可以联系我们!
总体而言,上肢假肢技术并不成熟,因此整体价格昂贵,即使是机械式抓握功能索控手,也需要几千到上万元的费用,其中最主要的成本来源便是手工定制的费用。借助3D打印技术,能够大大降低义肢的生产成本,在功能性和成本中取一个更好的平衡,得到性价比更高的义肢。同时,以儿童为服务对象,能够适应儿童持续生长、外观定制的需求。所以我们特别为孩子们定制3D打印义肢,希望给他们炫酷的机械手,帮助到他们的日常生活!



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2019-1-7 09:24:53 | 显示全部楼层
这些设计的优化空间,都挺大的。欢迎感兴趣的人士加入进来
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