你造了什么？！：遥控机械臂

两年前的夏天，伊斯顿·拉查佩尔 (Easton LaChappelle) 觉得用手套无线控制机械臂很有趣。当时 14 岁的拉查佩尔对电子、编程或机器人一无所知，但他感到无聊，迫切想要挑战。因此，在接下来的几年里，这位现已读高三的少年在科罗拉多州曼科斯狭窄的卧室工作室里埋头苦干，解决细节问题。随着时间的推移，他终于发明了一只由游戏手套和他的大脑操作的机械臂。

LaChappelle 通过浏览在线论坛和教程开始了他的仿生探索，以收集有关传感器、电机和编码的尽可能多的知识。他的第一个模型在 2011 年的州科学博览会上赢得了第三名，但它的手指是由脆弱的电线管制成的，无法抓住任何重物。

拉查佩尔并不满意，于是重新开始。他用计算机建模软件设计了一只新手，然后请纽约布鲁克林的 MakerBot Industries 打印塑料“骨头”。这只新手有类似人类的手指，有多个关节，拇指可以向内弯曲。手腕上的小型电动机可以通过将一根韧带状的鱼线从每个手指拉到指尖来弯曲手指。

但弹性钓鱼线会随着时间的推移而变松。拉查佩尔的母亲曾是一名珠宝商，她建议改用尼龙涂层钢丝。钢丝可以闭合手指，但太硬，无法将手指弹回，因此拉查佩尔将他戴牙套时留下的微小牙科橡皮筋装在关节的人造肌腱上。“橡皮筋提供了一种回弹机制，”他解释说。

为了控制他的机械肢体，拉查佩尔改造了 20 世纪 80 年代的任天堂 Power Glove，将真实的手部动作转换为机器人动作。接下来，他通过破解棋盘游戏 Mindflex 中耳机的部件，制作了一个基于大脑的控制器，它可以读取玩家的脑电波。拉查佩尔说，只要集中注意力，他就可以打开和关闭机械手。

这个基于手套的系统让他在 2012 年的国际科学博览会上获得了第二名，他的父母还奖励了他一台自己的 3D 打印机，现在就放在他卧室的壁橱里。对于他的下一个目标，LaChappelle 计划将目前的机械臂改进成一种便宜但功能强大的假肢。“我会继续努力，让它变得越来越好，”他说。

请在下一页查看其工作原理。

工作原理

行动起来

LaChappelle 用废金属制作了一个骨架，用工业链条作为脊柱。定制的机械臂在手腕处旋转手，在肘部和肩部弯曲。两个电池供电的齿轮直流电机可以将手臂抬起 90 度并放下。

智力游戏

我们的大脑会发出微弱的电能频率，即脑电波，医生利用脑电波来分析从癫痫和昏迷到睡眠和注意力等各种情况。LaChappelle 通过编写软件将设备数据转换为机器手，从而破解了 Mattel 的注意力测量 Mindflex 耳机。当佩戴者的脑电波频率高于或低于设定频率时，机器手就会张开或闭合。

灵敏的握感

不使用耳机时，LaChappelle 会用 1989 年的 Nintendo Power Glove 来控制他的机械肢体。手套中的柔性传感器为机械手指提供数据，以模仿他的动作。为了感受机械手的抓握力，他在机械指尖上添加了橡皮擦大小的力传感器。无线电将这些数据传送到 Power Glove 并激活手机的振动马达：挤压力越大，他在手套中感觉到的振动就越大。