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3D列印軟機器人 可能協助改善護理

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/04/09
普渡大學的研究人員開發了一種新的設計方法,使任何人都可以使用3D列印機快速設計和製造軟機器人。圖片來源:普渡大學Ramses Martinez

世界老年人口正在蓬勃發展。到2050年,60歲以上的長者人數預計將增加一倍以上,並且增長速度超過全球所有年齡較小的年齡組。

這種趨勢伴隨著對24小時護理人員的需求不斷增加,不僅在醫院或療養院,而且在私人住宅。

護理機器人已經被程式設計成,會像護士問問題並且可以監控患者跌倒。由於美國預期的照顧者短缺,這些機器人助手預計將變得越來越有市場,到2045年將達到45萬。

普渡大學工程學院韋爾登生物醫學工程學院助理教授拉Martinez說:「不幸的是,當前看護機器人的外部硬體結構阻止他們進行安全的人機互動,將他們的援助僅限於社交互動而非物理互動,但這也不難理解,畢竟,誰會把嬰兒或身體及認知受損的老人留在機器人手中?」

材料科學的最新進展,使得製造有可變形體機器人或者在觸摸時重塑能力前景可期,但是軟機器人的複雜設計、製造和控制,目前阻礙了該技術的商業化及其在家庭中的應用。

Martinez和其他普渡大學的研究人員開發了一種新的設計方法,該方法在使用3D列印機實現軟機器人的高效設計和製造方面具有前景。這項技術發表在48日的Advanced Functional Materials上。

設計過程包括三個步驟。首先,用戶使用機器人的形狀製作電腦輔助設計文件。然後,用戶繪製CAD文件以顯示軟機器人的不同關節將移動的方向。快速電腦演算法需要幾秒鐘才能將CAD模型,轉換為可以使用任何傳統3D列印機列印的3D架構軟機(architected soft machine, ASM)。

ASM與人類一樣移動,除了肌肉之外,它們依賴於小型電動機,這些電動機從綁在四肢末端的尼龍線拉出。它們可以被擠壓和拉伸至原始長度的900%以上。

ASM可以輕鬆地執行複雜的動作,例如抓握或爬行,這項工作向自動輕量級軟機器人的發展邁出了一步,」Martinez說。「ASM改變身體形態和步態以適應各種環境的能力,不僅有可能改善護理,還可作為災難應對機器人。」

該技術透過普渡技術商業化辦公室獲得專利。研究人員正在尋找合作夥伴來測試並商業化此項技術。