近来，我国科学技术大学张世武教授、金虎副教授与王柳特任教授根据手指皮肤非均匀形变机制和手部精密动作恢复运动机制，以高功重比形状回忆合金（SMA）绷簧为驱动，提出了一种具有精密动作练习的便携式柔性恢复手套机器人，有望服务全球数千万手功用障碍患者的精密动作恢复与日常日子辅佐。相关效果以 A soft-packaged and portable rehabilitation glove capable of closed-loop fine motor skills 为题的研讨长文，10月5日在线发表于世界学术期刊《天然·机器智能》(Nature Machine Intelligence)。

  全球手功用障碍患者集体日益巨大，仅因脑卒中每年新增近千万人。因为指间协调性、肌张力等反常，患者失掉手部精密动作技术。重复与继续的手部运动练习可影响大脑皮层与神经元，到达手功用恢复意图。柔性恢复手套具有轻质本体、和婉运动等优势，可打破传统刚性手套安全冗余度低一级缺陷。但因为和婉本体易发生大形变不利于运动感知、以及多传感及驱动集成极易使手套繁杂不利于便携化等原因，现有柔性恢复手套大都仅能完结根据开环操控的恢复运动，使得手部精密运动技术精准恢复仍极具应战。

  针对以上应战，研讨人员归纳手指皮肤褶皱结构的仿生原理和霍尔传感机制，立异性规划了集和婉运动与准确感知一体的仿生指套结构，并据此提出了交融传感体系、形状回忆合金（SMA）驱动与智能操控办理体系、供能与热控体系和人机交互体系的柔性恢复手套集成化规划办法。得益于SMA高功重比和集成化规划，柔性恢复手套机器人自重仅490克，且具有独立工作上的才能。进一步，提出了多模态精密动作恢复练习办法，以此来完结手功用障碍患者便携、精准和安全的恢复练习。临床试验开始验证了该便携式、低成本柔性恢复手套机器人在精密运动恢复以及日子辅佐等方面的优势。

  柔性恢复手套机器人的驱动体系选用了类肌肉-肌腱的仿生结构规划（图1），以高功重比形状回忆合金（SMA)绷簧为驱动，后置于手臂组件中，运用具有多级力扩大的绳子组织将SMA驱动形变传动至指套结构处，带动手指完结曲折/扩展运动；一起在手臂规划了用于SMA冷却的可控风道体系，提高了SMA指套的驱动频率；从而使SMA驱动的位移、力和驱动频率的适应于手功用恢复需求。此外，经过仿照手指背部褶皱皮肤，提出了一种非均匀刚度柔性指套的仿生规划办法，并以和婉仿生运动为优化方针，展开柔性指套的构型优化剖析；进一步，规划根据霍尔传感元件的关节传感体系，经过与柔性指套的非均匀刚度结构适配，降低了指套运动对传感体系的搅扰，完结安稳、准确的手指状况感知。

  人手可以终究靠履行单一动作或其组合完结杂乱操作。日子中90%的手部日常精密动作来源于拇指对指、指尖对指、三指捏、圆柱握、侧捏、握拳等六种单一动作及其组合。经过研讨上述六种单一精密动作和组合动作的仿生运动机理，作者提出了精密动作恢复战略及运动规划办法。运用所规划的指套感知体系准确获取手指运动状况，选用闭环反应操控算法，完结了SMA指套的准确运动操控和精密动作运动，完结了患者手指精密运动的多形式恢复练习（图2）。

  柔性恢复手套机器人的轻质与高集成规划使其具有极高的便携性，使得患者的手功用恢复练习脱离医院等固定恢复场所，完结了如家庭、公园、办公室等场景的恢复练习（图3）。因为形状回忆合金（SMA）驱动不会像流体驱动、电机驱动等发生噪音，研讨人员也验证了其在低噪声环境中的运用可行性，如图书馆等。此外，临床实验标明患者经过人机交互界面输入希望动作，柔性恢复手套可以辅佐患者完结如梳头、刷牙、拆吃零食、喝药、写字等杂乱使命；经过将患者的恢复练习与日常日子需求相结合，完结精密动作技术恢复与辅佐患者日子的交融，大大拓宽了柔性恢复手套机器人的使用场景。

  工程科学学院精密机械与精密仪器系博士生随梦理、欧阳一鸣，金虎副教授为论文榜首作者。工程科学学院金虎副教授、王柳特任教授和张世武教授为论文通讯作者。论文的合作者还包含我国科学技术大学许旻副教授，澳大利亚伍伦贡大学李卫华教授等。我国科学技术大学隶属榜首医院（安徽省立医院）恢复医学科吴鸣技师长和安徽医科大学榜首隶属医院小儿神经恢复中心许晓燕副主任医师别离在手功用临床实验和精密动作技术恢复方面供给了专业辅导，该项研讨工作得到了国家天然科学基金、安徽省要点研制方案、安徽省天然科学基金及中心高校根本科研事务专项资金的支撑。