Une équipe de recherche de l’Université des sciences et de la technologie de la Chine (USTC) a développé une main bionique légère et hautement dionique avec 19 degrés de liberté (DOF), capable de reproduire la fonctionnalité d’une main humaine. L’étude a été publiée, a déclaré l’USTC sur son site officiel.
La main humaine, avec ses 23 degrés de liberté (DOFS) – le nombre de mouvements indépendants qu’il peut effectuer – est une merveille de l’ingénierie naturelle, contribuant à 54% des mouvements fonctionnels globaux de l’organisme, malgré le pèse d’environ un-15e du corps du corps poids.
Les mains prothétiques traditionnelles, souvent propulsées par les moteurs, ont du mal à équilibrer le poids et la fonctionnalité. La plupart pèsent plus de 0,4 kilogrammes, provoquant un inconfort tout en offrant moins de 10 DOF. Cette limitation limite leur capacité à effectuer des tâches complexes, conduisant près de la moitié des utilisateurs à abandonner leurs mains prothétiques.
L’équipe de l’USTC a relevé ces défis en utilisant des alliages de mémoire de forme (SMAS) – des matériaux qui « se souviennent » de leur forme d’origine et y retournent lorsqu’ils sont chauffés – comme des muscles artificiels.
Combinée à un système de transmission de type tendon, cette approche innovante amplifie la force motrice tout en réduisant la résistance.
L’équipe a également intégré 23 unités de capteurs dans les doigts et le poignet pour un contrôle précis du mouvement et a intégré 38 actionneurs SMA avec un module de refroidissement. Le résultat est une main prothétique ne pesant que 0,37 kilogramme, plus légère que la main humaine moyenne, mais capable de 19 DOF actifs.
Selon l’équipe de recherche, la main prothétique démontre une dextérité remarquable, lui permettant d’effectuer des tâches telles que le peignement des cheveux, l’écriture, le serrage de la main, la distribution des cartes de visite et même les échecs.
Sa conception avancée lui permet de reproduire 33 modes de saisie humaine standard et six nouveaux, plus complexes, tels que l’utilisation de ciseaux, l’exploitation des smartphones et l’exécution de gestes de langue des signes complexes.
Dans les tests cliniques, une amputée de 60 ans a maîtrisé l’appareil dans une demi-journée, accomplissant avec succès les tâches du test de fonction manuelle validée cliniquement – procédure d’évaluation de la main de Southampton – et le test de fonction moteur du loup (WMFT), qui, qui mesure les capacités motrices des membres supérieurs.
Son intégration avec la technologie de reconnaissance vocale distingue la main prothétique de l’USTC. Il prend en charge 60 langues et 20 dialectes avec une précision de 95% et des temps de réponse au niveau de la milliseconde.
Cette interface conviviale le rend accessible à un large éventail d’utilisateurs, en particulier les amputés, selon l’équipe de recherche.
Par rapport à des projets similaires à l’échelle mondiale, la conception de l’équipe USTC se distingue de ses DOF élevés, de sa construction légère et de sa rétroaction sensorielle avancée.
L’innovation de l’équipe de l’USTC tient une immense promesse pour les prothèses et la robotique humanoïde, selon l’équipe de recherche.
Son adaptabilité élevée ouvre un large éventail d’applications pratiques dans plusieurs domaines, notamment des opérations spécialisées dans des environnements dangereux tels que l’entretien des centrales nucléaires ou la réparation d’équipements en haute mer, la réadaptation médicale, la fabrication flexible dans les lignes de production de haute précision et les services à domicile.
(Avec entrée de Xinhua)
(Couverture: démonstration de la dextérité des mains prothétiques. / USTC)
