革命性輕量義肢手：19自由度媲美人手靈活度

中國科學技術大學（USTC）的研究團隊近期開發出一款具有19個自由度（DOF）的輕量義肢手，能夠精準複製人手的各種功能。這項突破性技術將為數百萬上肢截肢者提供功能性復健及日常生活輔助。該研究成果已發表於《自然通訊》期刊。

人手的23個自由度佔據了全身運動能力的54%，但其重量僅約為體重的1/150。然而，傳統義肢手多依賴馬達驅動機制，常因功率密度不足而面臨自由度與重量難以兼顧的困境。因此，設計更高效的義肢手必須同時滿足高自由度的靈活運動與使用者的舒適度。

為解決這一挑戰，研究團隊採用具有高功率重量比的形狀記憶合金（SMA）作為人工肌肉致動器。他們運用仿生肌腱驅動傳輸系統，在放大SMA驅動力的同時降低傳輸阻力。基於肌腱式分離傳輸的特性，研究人員在手指和手腕整合了23個感測單元，實現精確的關節控制。

此外，這款義肢手配備了包含38個SMA致動器的冷卻模組，使其具備19個主動自由度。得益於仿生設計與高度整合，這款義肢手重量僅0.37公斤，卻能展現媲美人手的靈活度，可執行梳頭、寫字、握手、交換名片及下棋等日常動作。

在功能性方面，義肢手整合了語音辨識技術，提供簡便、易用且經濟實惠的人機互動系統。它支援60種語言及20種方言，辨識準確率高達95%，反應時間僅需毫秒級，適合廣泛應用於截肢者群體。

除此之外，這款義肢手還展現了操作剪刀、使用智慧型手機及執行複雜手語動作的能力。它不僅複製了33種傳統人手抓握動作，更增加了6種進階抓握功能，拓展了應用場景的多樣性。

總而言之，這項研究代表著義肢領域的重大突破。新技術有望改變截肢者的生活，讓他們能夠更自由地活動、更輕鬆地完成日常任務，並重拾自信。此外，這款義肢手在工程應用方面也展現出巨大潛力，為人形機器人靈巧度研究與高效能義肢手開發提供了有效解決方案。