פרויקטי רובוטיקה

במהלך קורס פרויקט רובוטיקה מפתחים הסטודנטים פרויקטים שונים במערכות בקרה, קינמטיקה, דינמיקה, חיישנים ושימושים של רובוטים.

להלן דוגמאות לפרויקטי רובוטיקה מהשנים האחרונות:

 

פרויקטי רובוטיקה לשנת 2015

רובוט שחיין במספרי ריינלודס נמוכים

AQUAD הרובוט השחיין משמש את המעבדה לביו-דינמיקה בחקר התנהגותם של חלקיקים
מיקרונים אשר נעים בזרימה (בגוף האדם למשל). הרובוט הוא בעל סימטריה גלילית, ולו ארבעה
גלילים המשמשים כמנועים המבטלים זה את זה. אנו מפעילים את הרובוט לצד קיר ישר או
מעגלי, בבריכה של שמן סיליקון נוזלי בעל צמיגות גבוהה בכדי, ורואים האם התנהגותו
תואמת לתיאוריה המתמטית.

לפוסטר רובוט שחיין במספרי ריינלודס נמוכים לחץ כאןתמונה של שחיין רובוטי לנוזל סיליקון עם חלקים מודפסים

הגנת כיסא גלגלים ביתי באמצעות חיישנים

קיבלנו כיסא גלגלים ממונע, מסוג Permobil K300 עבור שימוש ביתי.
בפרויקט זה נדרשנו להפוך את כיסא הגלגלים למוגן מפני התנגשויות מאובייקטים באמצעות חיישנים.
בנוסף התבקשנו למנוע נפילה של כיסא הגלגלים ממדרגה או מדרון.
השליטה בתנועת כיסא הגלגלים תתבצע באמצעות ג’ויסטיק.
בפרויקט ההמשך מתוכננת שליטה בכיסא באמצעות קסדת EEG.
בחלק ניכר מכיסאות הגלגלים הביתיים משתמשים אנשים מבוגרים, אשר היכולות המוטוריות שלהם
פוחתות עם השנים. עקב כך, שליטתם על כיסא הגלגלים באמצעות ג’ויסטיק עלולה להוות סיכון
בריאותי עבורם בעת נהיגתו ברחבי הבית.
לכן עלה הרעיון למנוע התנגשויות של כיסא הגלגלים באובייקטים שונים ברחבי הבית באמצעות
חיישנים, אשר יתריעו וימנעו את אותן התנגשויות. ועל ידי כך למנוע פגיעה בבריאות הנהג עצמו.

לפוסטר הגנת כיסא גלגלים ביתי באמצעות חיישנים לחץ כאןתמונה של חיישני קרבה עבור כיסא גלגלים ממונע

כסא גלגלים המונע באמצעות EEG

מטרת הכסא הינה התניידות קלה לאנשים בעלי מוגבלויות תנועה וחוסר יכולת בשליטה מוטורית.
ההתניידות מתבצעת ע”י פענוח אותות המתקבלים מהמוח של המשתמש והמרתם לתנועה של הכסא.
קווים מנחים:
• בניית פרופיל למשתמש עבור מכשיר ה- EEG .
• המרת כיוון הנסיעה הרצוי מה- EEG אל המיקרו-מעבד.
• קריאה רציפה וקבועה של החיישנים.
• הכסא ינוע בהתאם לקריאה מה- EEG .
• במידה ויש מכשול מלפני או מאחורי הכסא, הכסא ייעצר במקום.

לפוסטר כסא גלגלים המונע באמצעות EEG לחץ כאןתמונה של כיסא גלגלים ממונע שעליו מורכבים חיישנים

פרויקטי רובוטיקה לשנת 2013

הגנת כסא גלגלים ע”י חיישנים

כסא גלגלים מוגן ע”י חיישנים הינו חלק מפרויקט גדול יותר, בעל שלושה חלקים:

  1. מערכת נהיגה ובקרת תנועה
  2. הפעלת כיסא הגלגלים על ידי EEG – שליטה באמצעות המוח.
  3. מערכת חיישנים להגנה למניעת התנגשות של הכסא.

מטרת הכיסא היא לאפשר לבעלי מוגבלויות מוטוריות קשות להתנייד בצורה קלה ובטוחה בסביבה הביתית, באופן עצמאי.

השליטה בכיסא הגלגלים מתבצעת באמצעות מיקרו-מעבד. מערך של 8 חיישנים המחוברים בצורה היקפית סביב הכיסא אשר בודקים את סביבת הכיסא בתדירות של 2 הרץ, מאפשרים לדעת בזמן אמת את המכשולים הפזורים סביבו, וכך לתת התראה קולית למשתמש על מכשול מתקרב, ובעת הצורך אף להשתלט על מערכת הנהיגה ולעצור את כיסא הגלגלים.

תמונה של כיסא גלגלים ממונע שעליו מורכבים חיישנים לטובת הגנת כסא גלגליםלפוסטר הגנת כסא גלגלים לחץ כאן

 

מתקן עזר לקשיש להחלפת נורה

בשנים האחרונות כשתוחלת החיים בעולם עולה בצורה ניכרת ,גובר הצורך בפיתוח מוצרים המותאמים למבוגרים ובעלי מוגבלויות.

מטרת הפרויקט היא שיפור איכות החיים של בעלי מוגבלויות על ידי יצירת ממשק פשוט ונוח לשימוש המנגיש את פעולת החלפת הנורה בעת הצורך.

באמצעות הפתרון שלנו יכול אדם מבוגר או אפילו אדם מוגבל המרותק לכיסא גלגלים לעשות את הפעולה היום יומית של החלפת נורה באופן עצמאי לחלוטין!

תמונה של מתקן להורדת נורות לפוסטר מתקן עזר לקשיש להחלפת נורה לחץ כאן

 שוער רובוטי

מטרת הפרויקט היא להפעיל רפידה המותקנת על שער כדורגל שתשמש לעצירת כדור הנבעט בבעיטת פנדל לעבר השער.

המתקן בנוי מארבעה מנועים אשר כל אחד מהם מצוי בפינה אחרת בחזית השער, לכל מנוע מחובר כבל אשר בקצהו מחוברת רפידה שתהווה את המכשול בפני הכדור בעת בעיטת הפנדל. ארבעת המנועים המסונכרנים בו זמנית יאפשרו את תנועת הרפידה בצורה חלקה לכל איזור בחזית השער.

בנוסף, תוכנן מתקן אשר ישכך את הרעידות בכבלים בכדי לאפשר תנועה חלקה.

תנועת הרפידה תישלט על ידי ג’ויסטיק חיצוני או הכנסת קואורדינטות מממשק העבודה.

על המשתמש לכוון את הרפידה לעבר הכדור הנבעט, פעולה זו תדמה את פעולת שוער הכדורגל בעת בעיטת פנדל. תמונה של שער עם שוער רובטילפוסטר שוער רובוטי לחץ כאן

פרויקטי רובוטיקה לשנת 2012

רגל רובוטית

רובוטים דו-רגליים מבוקרים בדרך כלל בשיטה קוואזי-סטטית. לעומת זאת רובוטים הולכים המבוקרים בשיטה דינמית מציגים הליכה טבעית יותר, דבר שעושה אותם מהירים יותר וחסכוניים יותר באנרגיה.

בהתבסס על מושגים אלה, תוכנן בקר ביומימטי בחוג סגור ומיושם ב- Compass-Gait walker ע”י יונתן ספיץ ומרים זקסנהויז.

פרוייקט שלנו מציג תכן של רובוט ובניית אב-טיפוס ליישום בקר שתואר לעיל. בפרוייקט נוכחי אנו מציגים רובוט אשר מונע ע”י מנועים סיבוביים. העברת סיבוב נעשת ע”י כבלים ממתכת אשר כוללים קפיצי מתיחה. כבלים מדמים גידים – איברים חזקים וקשיחים, קפיצים מדמים שרירים.

תמונה של רגל רובוטית

לפוסטר רגל רובוטית לחץ כאן

 

שולחן  XY על עיקרון זוג מתפתל , במימוש משולש .

ממסרות למיניהן לוקות ברזולוציה מוגבלת כאשר הדרישה על הדיוק גדלה. עקב חופשים בין גלגלי השיניים/רזולוציית מנוע צעד/צמיגות שמן בממסרת הידראולית/דחיסות אוויר בממסרת פניאומטית, רמת הדיוק והוודאות במיקום האבסולוטי של אלמנט הקצה גסה למדי ככל שמתקרבים לרמה המיקרונית.

לשם המחשה, בעת התבוננות במיקרוסקופ, נרצה שרזולוציית תזוזת שולחן הדגימה תהיה קטנה ככל האפשר, שכן, יחס הכפלת עדשות המיקרוסקופ כופל גם את רזולוציית התזוזה. לכן ככל שזו תהיה קטנה יותר, תחושת הרציפות בזמן התזוזה תהיה טובה יותר.

עקרון ה- Twisted Pair –פטנט השייך לפרופ’ משה שוהם, הפקולטה להנדסת מכונות, הטכניון , מאפשר שליטה על אלמנט קצה בשדה המיקרוני (ואף תת-מיקרוני), ביתר פשטות.

תמונה של שולחן XY המונע על ידי פיתול כבלים

לפוסטר שולחן על עיקרון זוג מתפתל , במימוש משולש – XY לחץ כאן

פרויקטי רובוטיקה לשנת 2011

Miniature Swimmer

כיום עולה הצורך לחקור ולפתח רובוטים זעירים המסוגלים לנוע בכלי הדם וזאת כדי לאבחן מחלות שונות ולטפל באנשים, הדרך למטרה זו דורשת לחקור את דנמיקת המכלולים הזעירים המסוגלים לנועבכלי הדם, ולהבין את דרך פעולת השחייה וההתקדמות בצורה האופטימלית ביותר.

כדי לחקור תנועת מכלולים זעירים אלו עלה הצורך בפיתוח ובניית אב טיפוס אשר ישמש לניסויי תנועההמדמים תנועת מכלולים אלו בגוף החי.

כדי להתאים את הסביבה לגודל הדגם נעשה שימוש בנוזל בעל צמיגות גבוהה מאוד אשר יגרום למספרריינולדס נמוך המתאים לנושא הנחקר.

בפרויקט זה אנו נתכנן רובוט אב טיפוס בעל 3 חוליות המהווה את המודל בעל מספר דרגות החופש המינימלי המאפשר תנועה בגבול מספרי הריינולדס הנמוכים. (ע”פ מאמר של Purcell משנת 77)

* הפרויקט זכה בפרס ע”ש מרק דרלו לפרויקטים מצטיינים במכטרוניקה

תמונה של שחיין עבור נוזל צמיגי

לפוסטר של Miniature Swimmer לחץ כאן

 זרוע רובוטית גמישה

המטרה של הפרויקט לבנות זרוע רובוטית גמישה המסוגלת להגיע לכל נקודה במרחב רציף ללא דיסקרטיזציה.

בשליטה על לחץ אוויר מוזן לתוך צינור גמיש ניתן לבקר את ההתארכות שלה. כמו כן עם עלית לחץ פנימי עולה יכולת של הצינור לשת עומס מכני. לפרויקט זה נבחרו צינורות Festo עם מקדם התקבצות ללחץ פנימי גבוה במיוחד. על ידי חיבור קשיח של שלוש צינורות ניתן לבקר את מיקום ואוריינטציה יחסיים של פלטפורמות החיבור.

תמונה של זרוע רובטים המונעת על ידי לחץ אוויר

לפוסטר זרוע רובוטית גמישה לחץ כאן

 

הנעת שחיין בנוזל צמיג

המטרה למצוא את המניע האופטימלי מבחינה אנרגטית לשחיינים מסקלת מיקרו בנוזלים. לשם כך נערכים ניסויים על שחיין מאקרו בנוזל צמיג. על מנת לערוך ניסויים למניעים שונים נבנה שחיין.

תמונה של שחיין בנוזל צמיג

לפוסטר הנעת שחיין בנוזל צמיג לחץ כאן

 

פרויקט ה RepRap – הדפסה תלת ממדית

פרויקט ה RepRap הינו פרויקט קוד פתוח הפועל ברחבי העולם. ה RepRap הינה מדפסת המדפיסה פלסטיק בתלת מימד. מכיוון שרוב חלקי המדפסת עשויים מפלסטיק, המדפסת מסוגלת להדפיס מדפסות זהות לה, וחלקי חילוף לעצמה. בשל כך מדפסת ה RepRap נחשבת ל- Self-replicating machine בפרויקט שלנו בנינו מדפסת כזו, ולראשונה בישראל הצלחנו לבצע הדפסה.

המטרה העיקרית שעמדה בפנינו הייתה לבנות מדפסת מסוג Darwin ולהביא אותה למצב שבו היא מסוגלת לתפקד באופן שותף ולהדפיס חלקים באיכות טובה בעזרת תוכנת CAD וללא ידע מוקדם בתהליכי ייצור.כמו כן ליצור בסיס ידע שיהווה מקור למחקר נוסף ושכלול של המדפסת על מנת לקרב למצב החזון.

תמונה של מדפסת תלת מימדית

לפוסטר מדפסת תלת מימד לחץ כאן