Regeneron ISEF 2025 大奖：ENBM055 - 适应性齿轮式机器人上肢假肢

开发功能性假肢，尤其是上肢假肢，历来充满挑战。因军事伤、疾病或其他创伤导致的手部截肢会带来严重的社会心理影响，亟需在矫形器和假肢领域进行探索。能否及时获得假肢会影响患者的使用、康复、成本效益和医疗负担。问题：本项目旨在解决当前市场上假肢设备和线缆驱动原型的关键问题，重点关注上肢假肢的可及性和成本效益，旨在减少等待时间，同时确保其功能性和可靠性优于线缆驱动和反向驱动设计。工程设计流程：该设备的研发涵盖了解剖学、生理学、假肢学、生物力学工程、机器人技术以及社会心理因素等诸多因素。该项目采用计算机辅助设计和编程逻辑，开发了一种基于齿轮的新型自适应系统，通过迭代设计流程、利用现成产品以及FDM 3D打印和粘弹性材料，缩短了这些设备的等待时间。解决方案：当前迭代产品采用定制的直通式自适应齿轮系统，使机械手能够被动地适应物体，从而更有效地完成 7 种主要抓握模式。每个手指均由无刷伺服电机单独控制，从而实现更佳的设备控制。我们探索了增材制造技术以降低成本，并强调使用现成的组件，以便利用新型粘弹性材料高效地采购替换零件。应用范围包括用作训练装置、军队/退伍军人医院的临时假肢，以及更便捷、更经济的永久装置。