技術貼：肩背手3D打印義肢來源 — 天天的故事

        展翼計劃是為我國殘障兒童提供免費普及型3D打印義肢輔具的公益項目，截至2018年12月，我們已經在全國范圍內送出100個免費義肢輔具，幫助到60個不同的殘障兒童。這篇帖子由展翼計劃的設計師江舟，向大家分享由展翼計劃研制的，肩背伸縮驅動的3D打印機械手背后的故事。

        故事的主人公是天天，他是展翼計劃3D打印機械手的種子用戶之一，騰訊公益也以天天為主角拍攝了一個公益宣傳視頻。了解更多天天的故事， 請點擊此鏈接： https://v.qq.com/x/cover/7gcn5qodcu9iyls/e05434lt4x4.html

        我們是在2017年第一次接到天天的案例，當時對他還沒有那么了解。天天家長和其他孩子一樣，在我們的受助者表單中提交了天天的信息。于是，我們按照一般的流程，把天天的機械手制作安排在了最近的一次工作坊中。在2017年5月，我們和微軟公司合作的工作坊中，我作為講師，預先調整好了模型，并準備好了所有零件，在工作坊中帶領微軟公司員工們組裝了包括天天在內的6只機械手。 下圖為工作坊志愿者們測試義肢:

而天天也試用了此版本的機械手（動圖1 & 動圖2）：

            

（動圖1）

（動圖2）

         其實這個機械手肉眼可見有很多問題，比如無名指和小拇指不同步、上臂末端的固定螺絲容易松動等等。但是沒想到的是，天天得到了機械手居然意外地開心，還特地給我們發(fā)來一段感謝視頻（動圖3）。當時感覺的，這就是支持我們繼續(xù)做好的動力啊  

（動圖3）

        同時，我們觀察了天天在內的許多小朋友對肘關節(jié)驅動義肢的使用過程，發(fā)現(xiàn)肘關節(jié)驅動手存在一個比較致命的缺點，就是肘關節(jié)在做動作時幾乎必須且只能往一個方向彎曲，這樣的話的許多動作的完成反而會造成阻礙。最簡單的一個例子，從地上拾取一個物體，如果用肘關節(jié)驅動手，必須整個人蹲下甚至趴下才能實現(xiàn)！否則驅動手掌時彎曲的肘關節(jié)，將大大縮減整個手臂的長度，幾乎是不可能“站著把東西撿起來”的。

        后來，我們就以天天為例，展開了漫長的新模型探索過程。在2017年底，當我和天天家長說到，我們有一個新模型的想法，想在天天身上先嘗試的時候，本來是十分緊張害怕的，萬一人家覺得麻煩怎么辦......沒想到天天家長，包括天天本人都十分積極地同意了，而且還主動提出不需要我們總是上門，他們自己也可以來找我們。就這樣一來二去，我們就從天天身上獲得了大量數(shù)據(jù)和使用反饋，嘗試了很多模型。在2018年上半年，我們激動地做出了第一版肩背手：

        可以看出，肩背手的主要進步，是能夠解除肘關節(jié)驅動手對肘關節(jié)定向彎曲角度的限制，讓做動作更自然一些。實際上，市面上大量的索控手，都是類似肩背驅動原理！

        在這個過程中，我們也逐漸了解了天天。發(fā)現(xiàn)天天并不會因為缺少一只手，而像有的人想象的那樣自卑、內向，相反，也許由于具有先天缺點，導致他比常人更加努力，不僅成績名列前茅、還是?；@球隊隊員（關于他打籃球的故事，可見騰訊視頻~），還擅長畫畫，比同齡的自己不知優(yōu)秀多少呢～ 所以我們也想，讓他看到技術上更多的可能，讓他看到，未來有一只好用左手可能沒那么遙遠。

         不久前，改進后的新版肩背手又給到了天天，這次尺寸、佩戴方式、功能上都取得了諸多進步，實現(xiàn)了預定的拾筆動作：

        當然，這款肩背手還是有諸多不足，不論是功能還是外觀上。下一步，我會把手型再優(yōu)化一些，最好能兼顧“外觀”和“功能”，然后繼續(xù)嘗試新材料和新結構，爭取讓天天戴著能舒服一些。

        

        除了天天以外，我們還有許多受助者在排隊等待，還沒有得到最好的機械手服務。不過靠我們目前幾個設計師志愿者還是分身乏術。還是老話，希望更多的設計師們能來一起嘗試，邁出第一步。設計總不是一蹴而就的，如果你想嘗試從“用戶”的需求出發(fā)，借助3D打印技術和開源資料，從頭到尾的設計制作一個有意義的東西，那我相信，3D打印機械手一定會給你最棒的體驗！快來加入展翼設計師志愿者吧！