新型仿生手以火箭提供动力(图)
2007-9-6 9:50:53  新浪科技

美国纳什维尔范德堡大学的科学家最近开发出的新型仿生手

　　新浪科技讯 北京时间9月5日消息，据美国生活科学网报道，美国纳什维尔范德堡大学的科学家最近开发出了一种新型仿生手，依靠新型火箭提供动力，能举起大约20到25磅(9～11公斤)的重物，比现在市场上出现的假肢的载荷高出3到4倍，并且速度也比目前的假肢快3到4倍。

　　动力为其他仿生手的10倍

　　美国纳什维尔范德堡大学的仿生学专家迈克尔·戈德法尔布说：“我们的设计没有超人的力量或性能，但是从某些方面来说，它比以前的假肢(自己提供动力)更接近于人类手臂的功能，可举起与自然臂举起的一样重的重物。它的动力大约是其他仿生手的10倍。”

　　与目前市场上的其他假肢相比，这种用火箭提供动力的仿生手还具有更高的灵活性和自由度。传统的假肢只有两个关节，分别处于肘部和“手掌”部位。这种新型仿生手原型的功能比以前的假肢更自然，拥有可以旋转、弯曲的手腕以及可以自主张开、合拢的手指。

　　传统仿生手由电池和电动机驱动。对此，戈德法尔布表示：“电池的电量对目前的假肢来说足够了，因为目前的假肢的功能非常有限，人们并不会用它们做太多的事情。但假肢的功能越多，人们利用它的次数也越多，它消耗的能量也就越多。”可是，电池的重量是个问题，需要消耗的能量越多，电池就需要制作得越大，但太大了携带肯定不方便。为此戈德法尔布和他的同事开始寻找其他的提供能量的方法，最终确定使用火箭动力。

　　基本设计与航天火箭系统相似

　　新型仿生手的基本设计与火箭系统(帮助航天飞机和人造卫星在轨操作)很相似。它使用了一个铅笔大小的微型火箭。这个火箭利用涂有一层铱金属的颗粒状氧化铝作为催化剂，燃烧加压的过氧化氢液体，产生纯净的蒸汽，促使活塞上下运动。你可能认为这种装置的噪音一定很大。戈德法尔布说：“它比我以前认为的噪音更小。你在一间人们正在轻声说话的房间内都听不到它发出的声音。你必须在非常安静的环境下才能听到它操作时发出的噪声。”

　　蒸汽通过像皮肤一样的多孔覆盖物排出来，并像正常情况下排出的汗液一样蒸发掉。戈德法尔布说：“排出的蒸汽量就像一个人在热天时，胳膊排出的汗液量。”

　　他们关心的重要问题是保护假肢使用者和靠近假肢的人不被温度高达450华氏度(232摄氏度)的热蒸汽烫伤。这种仿生手温度最高的部位用特殊的绝缘材料包裹起来，让它们在触摸时更加安全。一个小型密封的过氧化氢罐安装在上臂内，它足够为假肢提供可维持18小时正常运动的能量。研究人员在6月底研究出这个最新假肢模型。进一步的研究将让这个4磅重的仿生手变得更轻和更加坚固耐用。

　　研究的资助可能即将结束

　　到目前为止，这项工作一直由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助，该机构的目标是研发出更优良的假肢。防弹衣和战场医术的提高已经减少了冲突中的大量人员伤亡，但是截肢人员的数量明显增加，这种情况在参与伊拉克战争的老兵中非常普遍。国防高级研究计划局的目标是，在两年内研发出一种先进的、可大范围推广的假肢。

　　不幸的是，戈德法尔布现在担心，国防高级研究计划局对这项研究的资助可能即将结束，因为这种仿生手的新颖的提供动力的方式的安全问题，它可能需要花费很长时间才能获得正式批准。

　　如果国防高级研究计划局撤消对该研究组的资助，戈德法尔布相信他们的仿生手仍能吸引其他机构提供资金支持。他说：“我们已经取得了如此大的进步，已经从这个研究团队中获得了积极的反馈信息，因此我确信我们能够将这项工作继续下去。”戈德法尔布还有一个相似的项目，主要设计类似的仿生腿，这个项目由国家卫生研究所资助。(杨孝文)