一位十幾歲的青少年用3D成型製造腦波控制義手

三月 12, 2013
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Easton LaChappelle 展示初期版本的機械手臂 [摘自Popular Science]
Easton LaChappelle 14歲的時候,因為覺得機械手臂很酷,所以開始製作機械手臂。他用樂高積木搭出手,用釣魚線和手術軟管做手指,用五個獨立的伺服機控制手臂動作,這個機械手臂讓Easton獲得2011年科羅拉多州科學展第三名。

第二代機械手臂更加進步,二代機械手臂由3D成型的零件、牙科橡皮圈模仿的肌腱、彩色尼龍包膠線圈做成的韌帶、任天堂遙感手套、還有操縱手臂動作的腦波控制耳機所構成。肌肉的動力來源則是可變電阻和直流馬達組成的自製伺服機。

Easton 的發明引起了不小的轟動,因為他是如此的年輕,因為這個機械手臂是如此的令人驚嘆。對了,Easton 是自學成材的,一開始的他完全沒有電子學和程式設計的知識。Popular SciencePopular MechanicsMAKE 都報導了住在科羅拉多州曼科斯小鎮的Easton,並且,Easton在美國頂尖的英特爾國際科學展獲得了第二名的殊榮。

儘管機械手臂已經非常引人注目,但Easton 知道他想做到的並不是捏壞汽水罐這樣的事情。幾年前在科羅拉多州科學展上遇到的一名女孩給了他靈感。

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CAD 繪製,Easton 的機械手臂圖

那名女孩天生沒有右臂,裝著八萬美元的義手,需要依靠一種脊椎植入裝置才能指揮手臂。身為一個Maker ,Easton對這項技術很有興趣,他難過的發現,隨著女孩的成長,義手也需要不斷的替換,這對女孩的家庭是一項沉重的負擔。

「我感覺豁然開朗,」現在17歲的Easton 說,「(我發明的) 義手只要換個思維就能造福很多很多人。」

他的使命就是要做出功能性強,又能負擔得起的機械手臂。Easton 認為他做到了。

3.0版配備Teensy Arduino 微控制器、放大器電路、藍芽接收器。使用者操控時先收縮肌肉選擇動作功能表,然後用眨眼的方式控制預設好的手、肘、手腕的姿勢,選擇好之後,EEG耳機會檢測腦波來控制義手進行動作。而總成本是多少呢?250美金。

除了齒輪、馬達、螺絲以外的零件都是用Printrbot 成型的。Easton 一直受到Printrbot 創始人Brook Drumm 的影響。

經過多次親身測試,研究解剖學,Easton 發現腳的肌肉,尤其是彎曲腳趾的動作特別適合用來控制義手。

Easton 的設計開啟了義手領域的先河,也能進一步應用到炸彈處理與救援活動等方面。

一開始機械手臂是設計給需要義手的人們使用的,可是對於某些需要冰啤酒的人也很有用。Easton 提到荷蘭啤酒大廠海尼根的代表詢問他,這項設計是否能使用在海尼根旗下的酒吧裡。

「我從來沒想過還有這種用法。」未成年的發明家這麼說。

Easton 給予肯定的回應,並且詢問需要多少數量的機械手臂,結果答案是5000。

「這個數量太驚人了,雖然數量很龐大,但是絕對做得到。」他說。

考慮到要如何擴大生產規模,Easton 想到了透過Kickstarter 介紹義手來集資,但前提是得說服學校。學校支持機器人開發,可是有時會造成妨礙。

Easton 已經獲得了一所大學的獎學金,他說,有家位於明尼蘇達州的公司只要他完成學業後去上班,就願意支付房租和搬家費用。可是他太忙了,這個夏天要去NASA實習,參與Robonaut 計畫

「未來只會越來越寬廣」他說。

聯絡Easton:njkl44@gmail.com

– Stett Holbrook

[原文]

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