T: 400-882-0090
当前位置:
3D打印仿生手臂!完美贴合残肢,通过思维控制,灵敏直达指尖!
来源: | 作者:小埃 埃太科三维 | 发布时间: 26天前 | 45 次浏览 | 分享到:

保罗·特珀尔生来就没有左手小臂。三岁那年,他开始穿戴假肢。传统假肢线缆外露,模样丑陋,笨重不堪,给小保罗留下了深重的心理阴影。他这样描述自己的第二款假肢:“那是一款非常糟糕的装置,就像一个双钩,用肩带固定在身上而已,非常笨重,也很难看。”自那以后,他对假肢十分抗拒。



假肢技术发展迟滞,20世纪早期与20世纪晚期的假肢几乎没有区别。


90年代初期,保罗开始在德国贝恩堡Sanitätshaus Klinz诊所就诊。1997年,该诊所的矫形专家卡斯滕·苏勒成为保罗的主治医师。医患两人一道,不断探索矫形修复领域的前沿科技。

矫形专家卡斯滕·苏勒

2017年春,卡斯滕开始计划为保罗打造一款高端仿生臂。“我们要给你制作一款新手臂,它会比你之前使用过的假肢都要好得多,甚至比你见过的任何一款都要好。你怎么看?”保罗欣然同意。

项目过程


1

打造原型


卡斯滕巧妙融合了自己在矫形学领域多年工作的丰富经验、独特的设计构思、三维扫描以及3D打印领域的最新成果,在极短时间内打造出了第一款原型仿生臂。保罗一次次地试戴,不断尝试匹配效果,进而调整设计。几周过后,原型义肢渐渐呈现出卡斯滕对最终成品的构想。


2

挑选三维扫描仪


但卡斯滕发现,他们的想法很丰满,现实却很骨感。手中的工具严重拖了他们的后腿。尤其是用于采集残肢三维数据的三维扫描仪,远远满足不了项目的需求。

卡斯滕谈到此表示,“在使用三维扫描技术前,我从未想过三维扫描仪之间存在着如此大的差异。我以为扫描仪就只是扫描仪而已,顶多在精度和捕获速度上有些许差异。但在实际用过之后我才发现,两台扫描仪之间可能是一辆普通轿车和兰博基尼之间的差距。”

诊所的矫形设计师玛丽亚·柯立兹解释道:“我们过去尝试过多款三维扫描仪,包括Creaform公司推出的Go!Scan扫描仪和微软推出的Kinect扫描仪,但扫描效果都不理想,要么精度不够高,要么捕获帧率不够高。如果患者在扫描时发生移动,这些扫描仪就会出现拼接失败的情况。我们不得不将相关部位重新扫描一遍,否则,后期编辑和拼接工作会相当困难,最终效果也会比较差。”


矫形设计师玛丽亚·柯立兹


于是

他们找到了

德国的埃太科大使级经销商KLIB公司

KLIB公司推荐了Eva扫描仪和Space Spider扫描仪

并向他们提供了相应的培训。


戳这里,查看Eva扫描仪和Space Spider扫描仪的详细信息

Artec Eva: 高效精准的专业3D扫描仪,曾为奥巴马进行3D扫描


Artec Space Spider: 计量级精度工业3D扫描仪


与传统的石膏铸模方法相比,使用三维扫描技术采集数据能节省大量时间。在记者采访时,诊所技师现场演示了两种方法的对比。石膏铸模从头至尾需要2.5小时,而Eva仅需12分钟,且精度表现更胜,所采集的数据可保存在电脑中,留待以后继续使用。


进行数据采集


Eva漂亮地为保罗完成了数据采集工作,将仿生臂制作推向了下一个阶段。


玛丽亚为保罗进行三维扫描


4

仿生臂出炉


10个月后,仿生臂终于诞生了。卡斯滕在Geomagic Freeform软件中完成了剩余的设计工作,使用PA2000塑料3D打印出手臂部分,从Ottobock公司购买了智能仿生手,并使用蓝色硅树脂填充残肢与仿生臂的接触部位。仿生臂内部线路连接残肢上的两根电极,可读取并传达肌肉电信号。当保罗想要移动左臂时,他的大脑向相应肌肉下达指令,传感器读取肌肉电信号,仿生臂即刻做出响应,完成动作。

任何言语都难以形容保罗的欣喜之情。他这样说道:“这款新手臂真的太赞了!肘部活动角度超过90度。我永远不会忘记,这是我人生中第一次用左手拿起一杯水放到嘴边,还喝了一口!”

上天的不公再也无法限制保罗的人生。现在,他全情投入自己的兴趣爱好:骑摩托车、修摩托车。仿生臂与他完美融为一体,帮助他使用扳手和螺丝刀,抓取零件。灵巧的十指能够轻松操作垫圈和火花塞。这是保罗从童年以来梦寐以求的一切。


迄今为止,诊所已经使用三维扫描技术为100多位患者定制了矫形修复解决方案,保罗只是其中的一员。玛丽亚·柯立兹说道:“起初,我们购买了Eva,用于扫描患者手臂和腿部。后来,我们希望将自己的设计能力延伸到手指和小型关节,于是我们又购买了Space Spider。现在,我们的扫描细节度相当出色,能够清晰扫描出指纹。”