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在伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校攻讀博士學(xué)位期間，Aadeel Akhtar便已經(jīng)開始研究一種概念型仿生假手，這種假手將比市場上的替代品更快、更實用、更實惠。在初的博士研究基礎(chǔ)上，Akhtar于2015年在美國加利福尼亞州圣地亞哥創(chuàng)立了Psyonic公司，將現(xiàn)在被稱為Ability Hand（能力之手）的產(chǎn)品商業(yè)化。
Psyonic的假手有有兩個主要組成部分：一個連接到肢體其余部分的承窩（類似插座），以及連接到承窩上的手本身。這些承窩的外層是碳纖維復(fù)合材料，是由假肢醫(yī)生定制的，以適合不同的患者。手工部件由Psyonic團隊內(nèi)部制造，包括電子產(chǎn)品、硅樹脂成型、模具制造、復(fù)合材料制造、聚合物3D打印和組裝。
從個原型開始，Akhtar使用熔融沉積建模（FDM）來額外制造輕質(zhì)手掌和手指組件，該原型是根據(jù)在線找到的開源人形機器人藍(lán)圖設(shè)計的。從初的設(shè)計開始，又迭代了四個原型，所有的外部手部件都使用了3D打印塑料材料。
Akhtar介紹時指出，這些原型手是用來證明機械原理的，但當(dāng)把它們投入實際應(yīng)用時，他和他的團隊意識到使用的材料并不合適?！拔覀冮_始與患者和臨床醫(yī)生談?wù)撌袌錾掀渌射摵妥⑺芩芰现瞥傻氖郑藗儽г苟嗟氖撬鼈兒苋菀渍蹟?，只是因為日常的小撞擊，比如走路時手碰到桌子的側(cè)面，”Akhtar說道?！艾F(xiàn)實生活中的手是柔韌的、靈活的，但在某些地方也是僵硬的，所以我們開始尋找用手來做到這一點的方法?！?
對于手指，Psyonic團隊使用了更柔韌的注射成型硅膠，而不是3D打印的聚合物，并用3D打印的柔性骨狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)加固。對于手掌和手背，他們需要一種結(jié)實、堅硬但重量輕的材料。Psyonic首席機械工程師James Austin解釋道：“我們本可以使用非常厚的塑料來獲得所需的強度和剛度，但這增加了很多重量。”Akhtar解釋說，假手需要比正常人的手更輕：而正常人的手可以在手腕處支撐自己的重量，假手需要足夠輕，以便于剩余肢體的其他部分支撐、抬起和放下。
對輕質(zhì)、耐用材料的探索終使Psyonic轉(zhuǎn)向了復(fù)合材料。接下來的幾款原型，直到今天的商業(yè)版，采用了一個更薄的3D打印塑料手掌，外部有約2毫米厚的碳纖維復(fù)合材料外殼。目前這一代的仿生手的重量為490克，據(jù)說比普通人手的重量輕20%左右。Akhtar說：“碳纖維在減輕重量方面發(fā)揮了巨大作用。除了重量輕，碳纖維還增強了塑料的強度，使我們能夠站在手掌上，而不會折斷手掌”。
每只手的碳纖維外殼由分成兩半的部分組成。對于每一半，在兩層干碳纖維織物或彩色混合玻璃纖維/碳纖維（由美國威斯康星州瓦蘇Composite Envisions和美國新澤西州富蘭克林的Soller Composites提供）之間，鋪設(shè)一層冷凍環(huán)氧樹脂。鋁制工具由Psyonic設(shè)計和CNC加工的，然后將組件真空裝袋并在烘箱中固化。固化完成，碳纖維外殼被修整并涂上一層透明涂層，然后用環(huán)氧樹脂粘合到3D打印的手掌組件上，然后用手的其他部分組裝。
終研發(fā)出來的一只Ability Hand，它可以獨立地移動每個手指，由連接在支架內(nèi)殘肢肌肉上的電極傳感器或通過藍(lán)牙應(yīng)用程序進行控制。這只手是防水的，足夠結(jié)實，可以承受重量，手指上有壓力傳感器，可以為用戶復(fù)制觸感。在美國，這只手由聯(lián)邦醫(yī)療保險（Medicare）承保，并按可及性定價。
2019年秋季發(fā)布了“Ability Hand”的限量試運行，隨后于2021年9月在美國國內(nèi)發(fā)布。2022年，該公司搬遷至位于美國加利福尼亞州圣地亞哥的現(xiàn)有工廠。截至2023年初，目前有超過80名患者在使用這種仿生手，其中20多名患者在世界各地的研究實驗室使用，包括美國NASA和瑞士蘇黎世ETH。
封面圖來源于圖蟲創(chuàng)意
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