技术贴:肩背手3D打印义肢来源 — 天天的故事

展翼计划
2019
01/20
07:51
展翼官方
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本帖最后由 松松 于 2019-1-20 07:57 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。这篇帖子由展翼计划的设计师江舟,向大家分享由展翼计划研制的,肩背伸缩驱动的3D打印机械手背后的故事。

        故事的主人公是天天,他是展翼计划3D打印机械手的种子用户之一,腾讯公益也以天天为主角拍摄了一个公益宣传视频。了解更多天天的故事, 请点击此链接: https://v.qq.com/x/cover/7gcn5qodcu9iyls/e05434lt4x4.html

        我们是在2017年第一次接到天天的案例,当时对他还没有那么了解。天天家长和其他孩子一样,在我们的受助者表单中提交了天天的信息。于是,我们按照一般的流程,把天天的机械手制作安排在了最近的一次工作坊中。在2017年5月,我们和微软公司合作的工作坊中,我作为讲师,预先调整好了模型,并准备好了所有零件,在工作坊中带领微软公司员工们组装了包括天天在内的6只机械手。 下图为工作坊志愿者们测试义肢:

Picture1.png

而天天也试用了此版本的机械手(动图1 & 动图2):

1-min.gif             
(动图1)

(动图2)

         其实这个机械手肉眼可见有很多问题,比如无名指和小拇指不同步、上臂末端的固定螺丝容易松动等等。但是没想到的是,天天得到了机械手居然意外地开心,还特地给我们发来一段感谢视频(动图3)。当时感觉的,这就是支持我们继续做好的动力啊  


(动图3)


        同时,我们观察了天天在内的许多小朋友对肘关节驱动义肢的使用过程,发现肘关节驱动手存在一个比较致命的缺点,就是肘关节在做动作时几乎必须且只能往一个方向弯曲,这样的话的许多动作的完成反而会造成阻碍。最简单的一个例子,从地上拾取一个物体,如果用肘关节驱动手,必须整个人蹲下甚至趴下才能实现!否则驱动手掌时弯曲的肘关节,将大大缩减整个手臂的长度,几乎是不可能“站着把东西捡起来”的。

2.png


        后来,我们就以天天为例,展开了漫长的新模型探索过程。在2017年底,当我和天天家长说到,我们有一个新模型的想法,想在天天身上先尝试的时候,本来是十分紧张害怕的,万一人家觉得麻烦怎么办......没想到天天家长,包括天天本人都十分积极地同意了,而且还主动提出不需要我们总是上门,他们自己也可以来找我们。就这样一来二去,我们就从天天身上获得了大量数据和使用反馈,尝试了很多模型。在2018年上半年,我们激动地做出了第一版肩背手:

3.png




        可以看出,肩背手的主要进步,是能够解除肘关节驱动手对肘关节定向弯曲角度的限制,让做动作更自然一些。实际上,市面上大量的索控手,都是类似肩背驱动原理!

        在这个过程中,我们也逐渐了解了天天。发现天天并不会因为缺少一只手,而像有的人想象的那样自卑、内向,相反,也许由于具有先天缺点,导致他比常人更加努力,不仅成绩名列前茅、还是校篮球队队员(关于他打篮球的故事,可见腾讯视频~),还擅长画画,比同龄的自己不知优秀多少呢~ 所以我们也想,让他看到技术上更多的可能,让他看到,未来有一只好用左手可能没那么遥远。

         不久前,改进后的新版肩背手又给到了天天,这次尺寸、佩戴方式、功能上都取得了诸多进步,实现了预定的拾笔动作:

5555.png



        当然,这款肩背手还是有诸多不足,不论是功能还是外观上。下一步,我会把手型再优化一些,最好能兼顾“外观”和“功能”,然后继续尝试新材料和新结构,争取让天天戴着能舒服一些。
        
        除了天天以外,我们还有许多受助者在排队等待,还没有得到最好的机械手服务。不过靠我们目前几个设计师志愿者还是分身乏术。还是老话,希望更多的设计师们能来一起尝试,迈出第一步。设计总不是一蹴而就的,如果你想尝试从“用户”的需求出发,借助3D打印技术和开源资料,从头到尾的设计制作一个有意义的东西,那我相信,3D打印机械手一定会给你最棒的体验!快来加入展翼设计师志愿者吧!

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