仿生义肢成就残疾儿童的超级英雄梦

　　几乎每个孩子在年少时都梦想能够成为一名超级英雄，而对于那些因为不同原因导致四肢残缺的孩子们而言，拥有一只外形酷似钢铁侠或美国队长的仿生义肢也许会彻底改变他们的生活。

　　更重要的是，这些义肢还能够帮助他们克服身体残疾，让他们享受与普通孩子一样的玩耍乐趣，例如骑自行车和玩电子游戏。

　　在德州仪器（TI）的帮助下，中佛罗里达大学（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将梦想变为现实。

　　年仅8岁的Alex Pring就是这样一位孩子。这个右臂先天发育不全的小男孩儿是钢铁侠的忠实粉丝。

　　“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看，或者是问他一些令人难堪的问题。”非营利性组织Limbitless Solutions的执行主席Albert Manero表示，“现在，Alex也许是所有8岁的孩子中最为自信的一个。”

　　“他对于他的手臂义肢充满信心。”

　　不过，这可不是一个普通的手臂义肢。它是一个定制的个性化手臂，具有可移动的手掌和手指，而所有的这些部件都是在3D打印机上制作的。这只手臂义肢的外形与钢铁侠用来维护着世界安全的胳膊非常相似。

　　Alex说这只手臂义肢是他收到“最好的礼物”。

　　“我们之前认为这些孩子往往只是想要融入正常生活，就像普通人一样。不过，我们发现其实更重要的是身份认同和情感表达，”。Albert表示，“这不是他们的缺陷，这只是他们个性的一个方面。”

　　TI结缘Limbitless

　　通常情况下，手臂义肢的起售价在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个手臂义肢，而这些孩子的家庭也无需为此支付任何费用。这个项目的理念就是想让接受义肢的孩子们认识到，他们的生活并不会有任何限制。

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

　　两年前，当Limbitless首次开始启动这个项目时，手臂义肢的材料费大约为350美元，其中包括塑料、硬件、电池和电机。通过提供模拟、MCU和连接器件的全集成电路板，TI已经帮助Limbitless将材料费用减少了15%。此外TI的电路板还赋予了手臂义肢更多的功能性。

　　“我们从未在创新和前进的道路上有所停滞，”Albert说道，“采用TI的芯片可以拓展系统的性能和电池的使用寿命，因为这些芯片对于我们所从事的工作而言更加专业，相较于之前是一个巨大的飞跃。”

　　义肢手臂和手掌的运行主要依靠连接至用户手臂肌肉上的三个电极。当用户肌肉收缩时，一个电脉冲会触发伺服电机打开或闭合手掌。未来，工程师还希望进一步提高这款手臂的功能性。

　　UCF的毕业生Carolus Andrews一直在研究如何将触觉反馈和Bluetooth集成到手臂中。

　　触觉反馈可以帮助用户了解是否抓牢了某个物体，而触觉反馈那种柔和的蜂鸣声还会提醒用户将物体放下，以避免耗光电池电量。Carolus解释道，当手掌抓住物体，手臂的伺服电机开始运行时，手臂的耗电量会加快。

　　“Alex问我们是否能够将触觉反馈整合到为他制造的手臂义肢中，”Carolus说，“我们觉得这是一个非常好的主意。”

　　Carolus最近加入了TI，并通过我们的轮岗项目成为了一名应用工程师，不过他仍然在Limbitless从事着志愿者工作。

　　回到UCF校园后，Limbitless团队在TI的创新实验室中用3D打印机制作了这些手臂义肢。通过提供测试电路板和评估模块，TI为学生们提供了支持，并且让他们能够与TI的高级设计人员进行联系，以解答他们所遇到的难题。

　　TI全球教育事业总裁Peter Balyta先生将UCF的TI创新实验室称之为创客空间，在这里，不同学科的学生都能够将他们的创意转变为原型。

　　“在世界各地的创新实验室中，TI将现实的工程概念引入到了成千上万名学生的生活中，”负责包括大学市场计划等TI所有学生项目的Peter如是说道。“不仅如此，我们也向世人展示了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团队也正通过创新实验室制造一个可申请专利的仿生轮椅，用户可以利用他们的脸部肌肉进行控制。这个轮椅主要为了一名在战争中瘫痪的老兵而设计。

　　“我们的很多想法和创意都来自于TI的创新实验室，”Albert表示。

　　寻找灵感

　　Albert是在开车时萌生了仿生手臂的创意。他在收音机中听到一则新闻，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。

　　“我来到了我的研究实验室，心里想着‘我也要这么做，我要怎样才能帮助他们呢？’”Albert说道，“后来，Alex的父母联系了我们，希望能否为他们的儿子制作一个手臂义肢。”

　　自那时起，这个组织已经为孩子们制作和提供了大约20个机器人手臂。来自50个国家的大约480个孩子正在等待着他们的手臂义肢。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。

　　机器人手臂已经是一个令人满意的成功项目，而Albert将这一切都归功于由拥有不同背景的80名志愿者学生所组成的伟大团队。

　　“能够用学到的知识为他人提供帮助是一件激动人心的事情。这是最能让人产生满足感和意义感的工作。当看到孩子们拿到手臂义肢时脸上所浮现出的笑容时，你会觉得一切的努力都是值得的，”正在UCF机械系攻读博士学位的Albert说道。

　　“我们正在帮助更多的孩子成为超级英雄。”