Open Bionics 3D打印假手，可在英国诊所使用，FDA注册售价119英镑起

2018年12月13日，最近南极熊与“展翼计划”联合发起的3D打印假肢公益周活动正在如火如荼的开展，得到了3D打印行业内外和公益认识的广泛关注。同时，南极熊也在搜罗来自全球的3D打印假肢资料，希望能够不断改进和完善“展翼计划”所输出的假肢，让更多小朋友能够改变自己的人生。

Open Bionics是一家英国的公司，该公司所开发的英雄手臂是世界上第一个经过临床测试，医学认证和FDA注册的3D打印仿生手臂。 现在可在英国的假肢诊所使用。 能够实现抓，捏，击掌，拳头，竖起大拇指。

许多需要假肢的人（特别是儿童）都有心理障碍，所以大多数假肢制造商都把假肢做得尽可能真实。Open Bionics有不同的看法：需要假肢的儿童可以重塑自己，而且这种改造的范围十分广泛。当然，一些孩子会想要接近真实的假肢，但其他人可能完全相反 —— 他们想成为超级英雄。

Open Bionics的创始人Samantha Payne说，她公司的3D打印的超级英雄风格的的假肢很受孩子们的喜欢，孩子们很高兴能成为他们偶像。Open Bionics的设计灵感来源于“冰雪奇缘”，“钢铁侠”，“星球大战”等超级英雄电影，截肢的孩子不用再感到自卑，取而代之的是与众不同的优越感。 “

先进，直观，实惠

英雄手臂是有史以来最实惠的仿生手臂，价格不到竞争对手的一半。 每个英雄臂都是定制的，可用于年仅9岁的上肢截肢者。

专为您设计
每个英雄手臂都是定制的。 它既舒适，又可调节，透气，这意味着它可以轻松安装和卸下，同时为您提供最佳的贴合性。

直观而轻松

使用英雄手臂，技术触手可及。英雄手臂内的特殊传感器可以检测肌肉运动，这意味着您可以毫不费力地控制您的仿生手，具有直观的逼真精确度。

轻巧，强大，强大

即使英雄手臂由太空级电机，先进的软件和持久耐用的电池供电，它重量轻，超级时尚。 英雄臂感觉就像是你的一部分，而且它也很强大，能够提起8公斤重的物体。

英雄手臂的特点：

Hero Arm是由肌肉控制的动力仿生手 - 世界上第一个经过医学认证的3D打印仿生手。
Open Bionics可以为您提供一体化的定制假体。
透气通风 - 可提高舒适度。
易于清洁 - 可拆卸使您可以轻松护理假肢。
动态 - 可在各种条件下提供舒适的佩戴。
长电池寿命使您无需插入和充电即可全天使用。
多把手多功能性 -  Hero Arm具有多个易于选择的夹具，可提供出色的用户控制。
冻结模式 - 手可以保持在静止位置，不会有任何麻烦，可靠的抓握，例如 用于拿着杯子。

灯光，声音和振动 - 一整套工具，可以为您提供有关仿生手状态的反馈。
重量轻 - 整个假体重量不到1千克。
定制封面 - 展现你的风格; 不同的服装有不同的外观。
可伸展的手腕 -  将手腕旋转180度。
实惠的价格 -  Hero Arm是最实惠的仿生手。
8岁及以上 - 这是第一次为孩子们提供多握式肌电！
比例控制 - 控制手指的速度以完成精细任务。

英雄手臂的定价为119英镑，299英镑，399英镑几个不同的价位。

用户还可以根据自己的爱好，选择定制不同部位的颜色。

此外，南极熊还在网站https://openbionics.org/上发现，OpenBionics是一项开源计划，专注于开发价格合理，重量轻，模块化，自适应的机器人手和假肢装置，可以使用现成的材料和快速原型技术轻松复制。机器人手的成本低于100美元，重量不到200克，而我们新的拟人假手的成本低于200美元，重量不到300克。

OpenBionics获得了2015年Hackaday的二等奖，并获得2015年Robotdalen国际创新奖。 OpenBionics计划的灵感来自耶鲁露天手工程，并得到欧盟委员会通过综合项目的支持。

1.经济实惠的假手

具有柔软指尖的生物灵感兼容机器人手，手指致动和传动系统遵循生物启发设计，其在结构上再现弯曲（通过低摩擦管驱动的肌腱）和人手指的伸展（使用弹性体材料）运动。手指的结构由树脂玻璃（丙烯酸树脂）构成，并且挠性接头用硅树脂片实现。

对于机器人手指，我们还使用以下材料：1）海绵状胶带，易于变形（扩大接触面，减少接触力对被抓物体的影响，增强稳定性），2）橡胶胶带（增加摩擦力和约束力）海绵状像机器人指骨上的胶带 ，3）防滑胶带（在接触过程中最大化摩擦，增强抓握的稳定性）。

拇指机制
为拇指提出了一种可选择性锁定的齿形机构，它可以实现9种不同的相对配置。所提出的机制取代了三个自由度（DoF），其仅用一个旋转DoF来实现人类拇指对立。所提出的机构在被锁定时是完全刚性的，并且不受动态/非结构化环境中固有的扭转力的影响。拇指使用单独的肌腱路由系统，其肌腱终止于单独的伺服滑轮。

可选择性锁定的差分机制（Whiffletree）

我们提出了一种新颖的可选择性锁定的差速机构，可以使用按钮阻止每个手指的运动。 差异允许用户以直观的方式选择期望的手指组合，仅用1个马达实现不同的抓握策略。 我们的whiffletree的前两个酒吧有适当设计的孔，手掌容纳一系列按钮，按下时拉长。 该想法是当按下按钮时，细长部分填充适当的指孔并且约束该特定手指的运动。

使用差动机构和单个电动机可以实现总共16种不同的指数，中间，环形和小指组合。 这些可以与拇指的9个离散位置组合，以产生总共144种不同的抓握姿势。

个性化设计

使用源自人手人体测量学研究的参数模型，可以开发个性化假体。 为了得出手指指骨长度和个性化的手指基础框架位置和方向，我们需要的唯一参数是人手长度（HL）和人手宽度（HB）。

所提出的指针可以使用现成的低成本材料和快速原型制作技术（3D打印）或标准机械工具制造。 所有必需的材料都可以在世界各地的五金店中轻松找到。

CAD文件
在本节中，我们提供了适当的cad文件（Solidworks .sldasm，.sldprt和.dwg，.dxf，.stl），用于复制提议的设计。 在此处下载文件：https://openbionics.org/CADProsthetic.rar

2.机器人手
Bioinspired机器人手指
我们的设计基于一个简单而有效的想法：使用激动剂和拮抗剂力来实现机器人手指的屈伸，遵循生物激发的方法，其中稳定的弹性体材料（硅胶片）实现人体伸肌腱对应物，同时通过电缆驱动 低摩擦管，实现类似人体屈肌腱。

给出了一个机器人手指的结构。 弹性体材料出现在图像的下半部分（白色片材），而用于肌腱铺设的低摩擦力管道与刚性趾骨一起出现在图像的上部（白色管）。 手指基部也描绘在图的右侧部分。


具有多个插槽的模块化手指基础

机器人手具有模块化的手指基础，配备有5个插槽，可用于“容纳”总共四个手指。 更具体地，可以开发具有各种几何形状的手指基础框架的机器人手。 可以轻松创建线和2D多面体几何图形，而对于3D多面体几何图形，必须使用具有不同高度的手指基部（以创建垂直偏移）。 那些手非常有能力抓住各种日常生活物品，每一只都专门针对不同类型的任务。

描绘了机器人手腕模块。

磁盘形状差分机制
为了将所有独立的指状电缆与致动器（伺服电动机）连接，已经开发了一种盘形差动机构。 差动机构允许在一个或多个手指由于工作空间限制而停止移动的情况下独立的手指弯曲，或者在它们已经与物体表面接触的情况下。

我们机器人手中使用的盘形差速机构。

复制机器人手设计
机器人手由低成本的现成材料组成：

1.海绵状材料与低厚度橡胶的组合，为指尖提供高摩擦系数。
2.用于电缆的Dyneema钓鱼线，提供零弹性和高力处理。
3.用于肌腱布线的低摩擦管。
4.一系列V型槽密封球轴承，用于减少摩擦。
5.由不同厚度的硅胶片制成的挠性接头。
6.各种紧固件。
7.由2mm丙烯酸材料（树脂玻璃）制成的刚性链节。

对于机器人手指的组装，我们使用钓线和针以将硅胶片缝合到刚性链节上（链节具有适当的孔设计）。

CAD文件
在本节中，我们提供了适当的cad文件（Solidworks .sldasm，.sldprt和.dwg，.dxf，.stl），用于复制提议的设计。 我们的设计的新版本正在开发中，可以在我们的GitHub存储库中找到：OpenBionics GitHub存储库（https://github.com/OpenBionics）。在此处下载文件：CAD文件（.zip）（https://openbionics.org/CAD.zip）


代码
用于控制我们手的软件。

复制建议的机器人手所需的所有文件也可以在我们的GitHub存储库中找到：OpenBionics GitHub存储库。https://github.com/OpenBionics

ROS包
我们的机器人手和Planner PC之间的串行通信是通过机器人操作系统（ROS）实现的。

介绍
Planner PC运行两个节点，客户端节点（Main.py）和服务器节点（stdServo.py或robotHand.py）。客户端节点（Main.py）从用户接收伺服电机的角度。服务器节点将所需角度发送到机器人手。

ROS安装
安装此ROS包，将该文件夹放在ROS工作区的/ src目录中。使用以下命令构建程序包：

$ catkin_make
您已成功安装该软件包。使用以下命令确保所有文件都是可执行文件：

$ chmod + x Main.py $ chmod + x stdServo.py $ chmod + x robotHand.py
Arduino安装
使用arduino IDE上传，提供的程序到arduino Micro板。对于Dynamixel AX12伺服，我们使用此库。

如何运行ROS节点
要运行此ROS包，您必须运行以下启动文件之一：

$ roslaunch openbionics stdServo.launch $ roslaunch openbionics HandAX12.launch
在启动文件中，您可以设置USB端口，以与机器人手建立串行通信。对于带有AX12伺服的机器人手，服务器节点返回伺服电机的状态：1）目标位置，2）当前位置和3）负载。为此，robotHand.py节点在Hand ROS主题中发布电机的状态。

如何控制机器人手
要控制机器人手，您可以使用以下命令：

$ rosrun openbionics Main.py arg1 arg2 arg3
根据伺服系统，用STD或AX12替换arg1。用要发送到机器人手的命令替换arg2（例如，PS用于伺服的位置控制）。将arg3替换为所需的关节角度值（范围为：stdServo为0  -  218，AX12为100  -  1023）。在此处下载提供的软件包：软件（.zip）https://openbionics.org/Software.zip


电子产品
我们手中使用的电子产品。

复制建议的机器人手所需的所有文件也可以在我们的GitHub存储库中找到：OpenBionics GitHub存储库。

为了控制驱动机器人手的伺服电机，我们使用Arduino Micro微控制器平台作为低成本，轻量和小尺寸的解决方案。 标准PCB模块是专门开发的，它将Arduino平台与不同的伺服电机连接起来。

在这里下载电子文件：电子产品（.zip）https://openbionics.org/Electronics.zip