“义肢永远不会完美”

一家小型初创公司正颠覆着义肢手市场：凭借创新精神，紧凑型DC电机和触觉功能。

开门只是众多挑战中的第一项。一只人类的手可以轻松握住门把手并将其向下按压，然后就能灵活地打开门。相比之下，机电义肢手反而显得非常僵硬。门移动时，作用在各个手指上的力会很大。“因此，一款高品质的义肢需要使用高品质材料和部件制成。”Stefan Schulz肯定地说。他是初创公司Vincent Systems的创始人兼首席执行官，这家公司位于德国卡尔斯鲁厄市，目前共有十名员工。Stefan Schulz是手部义肢领域的专家。1999年，当他还在卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 工作时，就已制造出他的第一个机电式义肢。十年之后，他转战到私营部门。

如今，Vincent Systems的第三代义肢手已经上市。“它比其他型号更轻、更紧凑，重量几乎与人类的手相同。”Schulz解释说。它最小的型号版本甚至适合儿童使用——年龄最小的佩戴者只有8岁。这些义肢手的特别之处在于：它们是仿生手。这意味着，每个手指都由一台DC电机主动驱动，大拇指甚至采用两台DC电机驱动。电机直接安装在手指和大拇指中，这样就可以更换单个故障的手指。让Vincent Systems出品的仿生手如此与众不同的地方还有：这是第一款可向佩戴者提供抓握力反馈的市售义肢手。抓握力反馈是通过短脉冲振动实现的。如果手部只是均匀地振动，佩戴者很快就会习惯这种感觉并不会再注意到振动。

Vincent Systems的首席执行官Stefan Schulz解释新型手部义肢的工作原理。

Stefan Schulz和同事们的使命尚未完成，他自己也清楚意识到这一点。作为一名工程师，他想研发出一种尽可能接近人手的机电一体化义肢手。“但是，不管我们构建出什么样的创新产品，与人体相比，最终的结果总是不得不妥协。产品的改进永无止境。但它会越来越好。”这一认知并没有让他心灰意冷。相反，这是他日常工作的动力，或许也是Vincent Systems 成功的秘诀之一。因为在公司不长的发展历史中，为了将义肢使用者的反馈以及最新的技术方法运用到义肢手中，工程师们已经多次对其进行全面的大改造。在谈到自己的专业领域时，Stefan Schulz表现得无比自信，仿佛没有什么问题能难得到他们。作为一名工程师，他显然在自己的专业领域中如鱼得水。

仿生手的每个手指都可以单独活动，并已经过Vincent Systems公司的测试。

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自从20世纪60年代第一批配备电机和肌电控制器的义肢手型号投放市场以来，大多数义肢手臂的基本设计并没有改变。通过肌肉上的两个电极，佩戴者可以决定机器手要闭合还是打开。在大多数情况下，只有拇指和食指被驱动。这种设计在很长一段时间内都没有太大变化——部分原因是许多用户对这些简单的功能就已经感到满足。用Stefan Schulz的话来说：“义肢研发界已经沉睡几十年，而现在却是工程师的天堂。”他虽然也很欣赏简单义肢的坚固性和实用性，但同时更坚信“未来属于仿生义肢！我们既然有相应的技术手段，就应该用它们来帮助客户享有更高水平的自由。”

maxon驱动装置提供额外的动力

义肢设计是一个重大的技术挑战，因为各个设计目标之间是互相冲突的：在设计紧凑的同时还要确保高转矩和高速度，另外还要尽可能节能。这就使得集成电机的选择变得至关重要。Vincent Systems公司的义肢中最多装有六台maxon有刷DC电机：DCX 10驱动装置（也用在第一架火星直升机上）与经过调整的GP 10 A行星齿轮箱组合。“这样的组合结构紧凑，而且对于我们的应用来说，该电机的能量密度是目前最高的，”Stefan Schulz说。另外，这些驱动装置每天都需要承受各种不同的沉重负载，因此必须持久耐用、无故障地运行大约五年。“我们非常满意与maxon的合作，并计划在未来继续保持合作关系，以进一步根据未来义肢产品的需要调整电机。”

每一只义肢手都有六台DCX 10电机和六个GP 10 A齿轮箱。

如果每一个手指都可以单独活动，那么佩戴者就拥有很多可能性。义肢手可以提供12种握持模式，可通过肌肉收缩轻松地激活所需的模式，例如可以通过持续的肌肉信号或双脉冲。对Stefan Schulz来说，患者不需要使用健康的手来协助这一点很重要。“义肢手应该为佩戴者提供足够的帮助，不再需要占用正常的手。”大多数客户往往只需要半个小时就能学会如何控制义肢手。视每一名佩戴者的具体情况，一般需要几周到几个月的时间才能完全直观地控制义肢手。之后，佩戴者就能骑自行车、系鞋带、抓握生鸡蛋，当然也可以开门。    

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maxon Group/Karin Mertens