展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 硬件相关 > 一名瘫痪患者的手,被清华学生用3D打印重新“设计”了一次

一名瘫痪患者的手,被清华学生用3D打印重新“设计”了一次

清华大学学生为瘫痪患者设计3D打印外骨骼手套,将康复训练与弹钢琴等趣味活动结合,提升患者主动性。桌面级3D打印技术大幅缩短迭代周期,实现个性化定制。该技术从实验室走向临床、教育等领域,使创造更触手可及。

本文目录

    十年前的一场车祸,让老杨的脊椎受了重伤,下半身从此失去了知觉。他的双手还能活动,但除了拇指,其余四根手指几乎无法自主屈伸。日复一日的康复训练,就是戴上笨重的气动手套,重复抓起瓶子、再放下的动作,枯燥且看不到尽头。

    直到那天,一群来自清华的学生,将一只全新的外骨骼手套戴在了他的手上。他没有再去抓瓶子,而是轻轻地,弹响了一个琴键。

    “弹钢琴很有意思。”这是老杨最直接的感受。一次简单的抓握与一次主动的演奏,其间相隔的,可能正是康复训练从“不得不做”到“愿意去做”的关键距离。

    一只手套,改变一段康复训练

    这只手套的故事,始于清华大学美术学院本科生苏宇然的一次实习。因对人机交互设计的浓厚兴趣,她加入了清华大学医学院神经工程实验室,在洪波教授的脑机接口团队里,开始了与患者近距离接触的旅程。

    实地走访中,问题变得具体:传统的手部康复训练单调重复,缺乏正向反馈;更重要的是,每个人的手掌尺寸、关节活动度和肌肉状态千差万别,标准化的辅助器具很难满足个性化的需求,这让许多患者难以长期坚持。

    一个想法在她脑海中成型:能不能为每位患者定制一只专属的外骨骼手套?如果再结合弹钢琴这样有趣的活动,康复是否就能从枯燥的任务,变成一件患者愿意主动参与、甚至享受的事情?

    这个想法,最终落地成为她的毕业设计。

    然而,从构想到实物,每一步都充满挑战。手指关节的角度、掌心的支撑弧度、内部走线的布局,甚至一个微小的连接件,都需要根据患者的真实佩戴感受反复优化。有时,一毫米的偏差就足以影响整个体验。

    在手套从2.0版升级到3.0版时,团队决定用特氟龙管来隐藏走线,这就需要设计一个固定管线的小零件。别看它不起眼,尺寸却需要反复微调。如果每次修改都要送去外部打样、开模,再等上几天,整个设计节奏就会被彻底拖慢。



    清华学生设计的外骨骼手套。

    在洪波教授的建议下,苏宇然做了一个决定:把“工厂”搬进实验室。2025年夏天,团队购入了一台桌面级3D打印机——拓竹X1-Carbon。对于这几个此前对3D打印接触不多的年轻人来说,这更像一次大胆的尝试。

    第一次打印,用的是机器附赠的绿色材料。当数字模型快速变成触手可及的实体零件时,整个团队都兴奋不已。过去需要等待数天的修改周期,如今缩短为调整模型、按下打印键的片刻工夫。迭代速度,瞬间被拉快了。

    手套上还有大量需要贴合人体工学的异形结构,比如掌心那个具有自然弧度的流线型支撑件。苏宇然原本担心这种复杂曲面难以打印,没想到设备在添加支撑结构后,可以一键成型,拆除支撑后形态依然精准。这次经历,刷新了他们对桌面级3D打印能力边界的认知。

    在近一年的开发周期里,老杨也成了这只手套的“共同设计师”。团队每隔一两周就会带着新版本去拜访他。他会点播自己喜欢的曲子,大家把旋律编成简单乐谱,让他戴着手套尝试弹奏,再仔细聆听他的每一点反馈。

    “这个比上一次好啦。”
    “看起来很科幻。”
    “穿起来方便多了。”
    “形状更贴合我的手。”
    这些朴素的评价,成了团队持续迭代最直接的动力。

    随着项目推进,实验室里的3D打印机也从最初的一台X1-Carbon,逐渐增加到包括X1和H2D在内的多台设备。这里俨然成了一个小型的“制造中心”,其他进行医疗研究或产品设计的同学和团队,也常会来借用设备。

    苏宇然的毕业设计指导教师、清华大学美术学院张茫教授谈到,3D打印已成为设计教学中不可或缺的原型制作工具。随着技术成熟、成本下降以及AI辅助设计的普及,学生们能一边学习与AI协同创作,一边通过3D打印将数字方案快速实体化,在反复验证中完善设计逻辑。

    他表示,打印技术本身终将不再是门槛。未来,3D打印会越发普及,而学生们的精力则可以更聚焦于创意与设计本身。

    最终,这只外骨骼手套由十几个部件组成,其中超过70%的零件通过3D打印完成。尤其是那些需要频繁修改的小部件和复杂的人体工学结构,都是在实验室里“自给自足”打印出来的。

    为每个人制造

    类似的变革,正在更广阔的领域发生。从郑州大学第一附属医院到武汉亚洲心脏病医院,桌面级3D打印设备正作为大型专业设备的重要补充,走进临床科室。医生可以利用患者的CT、MRI数据,快速打印出病灶解剖模型和手术导板,从而提前规划手术路径,提升复杂手术的精度与成功率。关键还在于,这种方式大大缩短了时间,也降低了成本。

    放眼开来,在教育与科研领域,3D打印已成为将创意快速实体化的基础工具;在产品研发环节,它凭借低成本、高频次的快速迭代能力,显著压缩了开发周期;而在更生活化的场景中,借助日益丰富的模型平台与简化的打印流程,普通用户也能轻松将喜欢的数字模型变为现实。

    从清华大学实验室里那只帮助患者重拾乐趣的外骨骼手套,到普通人床头柜上一个独一无二的花瓶,3D打印正在将“标准化批量制造”,悄然转向“为每一个个体制造”。那些曾经被忽视的个性化需求,开始找到属于它们的答案。

    2024年,拓竹科技上线了模型社区MakerWorld,并迅速汇聚为全球最大的3D打印模型社区之一,月活跃用户达到千万量级,众多资深创客在此分享作品。这个社区将3D打印从“必须会建模”的专业技能,降低为“会用手机就能玩”的大众爱好——看到社区里喜欢的模型,动动手指就能打印出来。

    在MakerWorld负责人东方亮看来,创造的欲望是与生俱来的。有人通过文字,有人通过画笔,有人雕刻木头,而3D打印不过是提供了另一种将脑海中的想象具象化的工具,其本质与绘画、拼乐高、做手工并无不同,都是实现创造的过程。

    “只要你能从创造中获得快乐,很大概率就是3D打印的潜在用户。”

    去年年底,苏宇然的团队与MakerWorld建立了联系。后者不仅赞助了一台打印机以提升研发效率,还在设计方案、特别是苏宇然不太熟悉的电子元器件选型上,提供了宝贵的支持。


    外骨骼手套在清华美院毕业作品展中展出。

    拓竹科技创始人陶冶始终强调,3D打印是一种生态。这也正是团队在创业之初就规划建设MakerWorld的初衷——汇聚分散的创意,让设计师既能分享作品,也能从创作中获得回报。

    其背后的众筹、创作者激励等机制,都指向一个更宏大的愿景:持续降低创造的门槛,让更多人将灵感转化为现实,而这些新的创意,又会催生出前所未有的应用场景。硬件、材料、软件与社区并非孤立存在,它们共同在回应一个核心问题:用户还有哪些未被满足的需求。

    “我们一开始就不把自己仅仅定义成一家3D打印机公司,而是一家‘个人制造’公司。这一字之差,意味着我们的目的是让用户把3D打印真正用好,用户需要什么,我们就提供什么。”在陶冶看来,用户需求将决定平台的演化方向,而构建起的完整生态,终将成为3D打印技术最大的竞争力之一。

    一台“梦想机器”

    现在,让我们把时间倒回,聚焦到那台打印出手套零部件的机器本身。

    在创立拓竹之前,核心团队曾在大疆研发无人机。决定创业后,团队用了一年时间反复推演方向,并设定了三条核心标准:有机会做到全球第一、市场天花板足够高、且具备一定的技术门槛以避免过早陷入同质化竞争。按照这个严苛的标准,当时价格低廉、竞争激烈的消费级3D打印机项目,最初被迅速否决了。

    转机源于一次切身体验。为了制作其他产品的原型,团队购入了一台3D打印机,却在组装和调试过程中备受折磨,甚至“调试机器的时间比用于创造的时间还长”。为了研究如何让机器正常工作,他们潜入各种用户论坛和社区,却发现大量用户并非没有需求,而是被高昂的操作门槛挡在了门外。

    结合对“动手创造”这一人类底层需求的洞察,拓竹团队逐渐形成共识:如果能将3D打印机做得足够智能、简单易用,它完全有可能从极客的玩具,转变为主流的创造工具。


    展览现场,一台拓竹X2D现场演示打印外骨骼手套中的零部件。

    2020年,拓竹正式决定All in 3D打印。2024年,其首款旗舰产品X1系列问世,这正是三年后苏宇然团队最初使用的那台机器。这款产品搭载的微距激光雷达、AI智能算法等配置令人惊叹,消费级3D打印机首次能够自动检测喷嘴高度、校准打印参数,将精度提升至微米级,同时把那套复杂的调机流程变得几乎无感。

    事实上,CoreXY架构、激光雷达、AI技术都并非拓竹的发明。他们的工作,在于深刻理解用户需要什么,再将成熟的技术用在恰到好处的地方。那个看起来充满未来感的微距激光雷达,本质上是一个高精度传感器,但将其集成到3D打印机中,便成了解决行业核心痛点的钥匙。

    这印证了拓竹坚信的一点:真正的创新,往往不是发明新技术,而是让复杂的技术“消失”在卓越的用户体验背后。

    在设计手套的过程中,苏宇然团队很快发现,她们不再需要耗费大量精力去调试机器,而是可以更专注地优化手套本身的结构与体验。3D打印使得这只为特定患者量身定制的外骨骼手套,能够伴随其康复进程,不断地迭代、生长。

    当复杂的制造能力被压缩进一台安静的桌面设备,当任何一个奇思妙想都能被快速验证为实体,创新的门槛便被实质性地降低了。

    因此,3D打印带来的最深远的变革,或许不在于技术参数本身的飞跃,而在于它所触及的人群边界不断地拓展——从实验室走向医院科室,从工厂车间走向学校课堂,最终走向每一个普通人的书桌。它让“创造”这件事,变得更加日常,更加触手可及。

    文/朱玥怡 摄影 王远征 校对 刘军

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    硬件相关 3D打印
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Aperty macOS版
    Aperty macOS版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw macOS版
    AionClaw macOS版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy macOS版
    Loomy macOS版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirBuddy 3 macOS版
    AirBuddy 3 macOS版

    AirBuddy 3 是面向 macOS 的蓝牙外设增强工具,可集中查看 AirPods、Beats 与苹果设备电量,提供快速连接、播放控制、电量提醒、桌面小组件和多台 Mac 外设接力等功能。

    AirServer macOS版
    AirServer macOS版

    AirServer macOS版可把 Mac 转换为无线投屏接收端,通过 AirPlay 或 Google Cast 接收手机、平板和电脑画面,并支持多设备同时连接、高清镜像及会话录制,适合家庭娱乐、课堂教学、会议演示和应用展示。

    AnyDesk macOS版
    AnyDesk macOS版

    AnyDesk macOS版是一款适用于远程办公、设备维护和客户支持的远程桌面工具,可连接并操作异地计算机,支持文件传输、无人值守访问、会话权限控制及跨平台协作。

    WINDOWS 更多
    讯飞绘文 网页版
    讯飞绘文 网页版

    讯飞绘文网页版是科大讯飞推出的AI图文创作与内容运营工具,覆盖热点选题、文章生成、稿件校对、智能配图、排版发布和数据复盘等环节,适合自媒体创作者及内容团队在线使用。

    Maya(Autodesk Maya) Windows版
    Maya(Autodesk Maya) Windows版

    Autodesk Maya 是面向影视、电视、动画和游戏行业的专业三维制作软件,集多边形与 NURBS 建模、角色绑定、关键帧和动作捕捉动画、Bifrost 特效模拟、材质开发及 Arnold 渲染于一体,

    Aperty Windows版
    Aperty Windows版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw Windows版
    AionClaw Windows版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy Windows版
    Loomy Windows版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirServer Windows版
    AirServer Windows版

    AirServer Windows版可把电脑变成AirPlay、Google Cast和Miracast无线投屏接收端,适合会议演示、课堂教学及家庭大屏分享。发送设备通常无需另装客户端,并可同时接收和智能排列多个镜像会话。