Robot jak człowiek [Eureka! DGP]

Science fiction dzieje się dziś

Od czasów, kiedy pokazano pierwsze przypominające człowieka maszyny, które co najwyżej potrafiły podać drinka, minęło wiele eonów lat ewolucji w robocim świecie.

Dziś amerykańskie maszyny o nawiązującym do starożytnego tytana imieniu Atlas potrafią biegać, skakać, przenosić ciężary – w mgnieniu oka pokonując slalomem tor przeszkód i samodzielnie podejmować decyzje o wyborze właściwej drogi. Podobnie działają roboty chińskie, które już są ponoć produkowane masowo i wkrótce można je będzie spotkać w domach oraz fabrykach. W przypadku humanoidalnego robota jednym z trudniejszych elementów do zaprojektowania jest kręgosłup. Stąd wiele maszyn wciąż zachowuje się „sztywno”.

Zadania zaprojektowania elastycznego robociego kręgosłupa podjęli się inżynierowie z Politechniki Koszalińskiej pod kierunkiem prof. Wojciecha Kacalaka z Katedry Mechaniki Precyzyjnej. Grupa ta ma już spore doświadczenie w projektowaniu części do tego typu maszyn. – Wcześniej zajmowaliśmy się m.in. odpowiednikami stawów, przegubami, o pewnej delikatności działania, samokompensacji luzów, tak by działały podobnie do kończyn organizmów żywych. Teraz podjęliśmy się zaprojektowania elastycznego kręgosłupa – mówi prof. Kacalak.

W założeniu ma być on nawet lepszy od ludzkiego. – Kręgosłupy organizmów żywych, by się wyprostować, potrzebują mięśni. W naszym rozwiązaniu kręgosłup prostuje się sam, nie mając zewnętrznej warstwy mięśniowej – dodaje naukowiec. We wnętrzu urządzenia znajdują się sprężyste elementy odkształcające się, gdy zgina się cały kręgosłup, i które samoczynnie dążą do jego wyprostowania.

Elastyczne elementy mają kształt pustych w środku torusów, można je sobie wyobrazić jako miniaturowe opony wewnątrz kielichów, włożonych jeden w drugi. Trochę to przypomina w założeniu kręgosłup człowieka. Według prof. Kacalaka „budowa tego urządzenia jest modułowa, a ilość modułów może być dowolna”.

– Generalnie wiele naszych wynalazków ma swoją inspirację w rozwiązaniach przez miliony lat doskonalonych przez naturę, warto z niej czerpać. Ponieważ zestaw jest multiplikowalny, nasz robot może być duży, z długą szyją, a nawet wieloszkieletowy – dodaje naukowiec. Zaletą urządzenia jest również fakt, że jego poszczególne człony mocowane są zatrzaskowo, czyli nie ma tu elementów wymagających specjalistycznego montażu. Jeden element nasuwa się na drugi, a po złożeniu trzymają swoją formę.

Egzoszkielet na ratunek człowiekowi

Zastosowanie elastycznego modułu kręgosłupa może być bardzo szerokie. Przede wszystkim w robotach humanoidalnych, dzięki czemu mogłyby one zyskać większą elastyczność ruchów w obrębie bioder i całej klatki piersiowej, co mogłoby pomóc podnosić i przesuwać przedmioty. Kolejnym potencjalnym polem wykorzystania tego wynalazku są egzoszkielety, czyli zewnętrzne urządzenia wspomagające poruszanie się człowieka. – Wyobrażamy sobie: w egzoszkielecie sztuczny kręgosłup, który jest zabudowany i połączony z ciałem czy ubiorem człowieka, ułatwia mu prostowanie. Ludzie w podeszłym wieku często mają problemy z utrzymywaniem wyprostowanej postawy. Szczególnie kiedy trzeba wykonać jakąś pracę w warunkach pochylenia, czyli silnego wygięcia kręgosłupa, np. w ogródku, w domu podczas sprzątania – mówi prof. Kacalak.

Taki wyposażony w elastyczny, samoprostujący się kręgosłup egzoszkielet byłby więc idealnym rozwiązaniem dla seniorów. Byłby on też pomocny podczas rehabilitacji po urazach kręgosłupa: jego zginanie następowałoby wysiłkowo, ale prostowanie – już samoczynnie. To by zachęcało do częstszych i dłuższych ćwiczeń.

Jedno jest pewne, możliwości zastosowania wynalazków inżynierów z Koszalina jest całkiem sporo i na pewno jest wiele takich, o których jeszcze nawet nie myślimy. ©Ⓟ