کسب رتبه اول در لیگ روبات‌های نمایشی/ از مهندسی معکوس و بازطراحی ویلچر ایستا تا ساخت دست‌های روباتیک

به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوری و دانش‌بنیان گروه دانشگاه خبرگزاری آنا، امروزه استارت‌آپ‌ها و شرکت‌های دانش‌بنیان اغلب بر روی فعالیت‌های خدماتی مانند فروش، حمل‌ونقل، تاکسی‌های اینترنتی و غذا فعالیت می‌کنند. از همین رو نیاز است اکوسیستم استارت‌آپ‌ها و کارآفرینان به سمت حوزه‌های کمتر مورد توجه با پتانسیل بالا و اثرات اجتماعی و اقتصادی و ملی بالا در شرایط کنونی هدایت شود.

با توجه به چالش‌های متعدد کشور در عرصه‌هایی مانند کشاورزی، سبک زندگی شهرنشینی، مسائل اجتماعی، محیط‌زیست، آلودگی و انرژی، در این بین گروه‌ها و شرکت‌های دانش‌بنیانی شکل گرفته‌اند که به‌صورت غیرمستقیم اندیشه و خلاقیت را وارد چرخه‌های تولید تا بازار می‌کنند. خبرگزاری آنا در راستای معرفی و تجربه‌نگاری فناوری، با گروه‌های استارت‌آپی موفق در قالب «پاتوق نخبگان» همراه  شده و پای صحبت آنان نشسته است.

 «پاتوق نخبگان» محفلی برای مخترعان و نخبگان است که در سلسله نشست‌هایی در راستای معرفی دستاوردها و چالش‌های استارت‌آپ‌ها و شرکت‌های دانش‌بنیان در خبرگزاری آنا برگزار می‌شود. در پنجمین نشست میزبان «فرزاد چراغ‌پور سماواتی» دارای مدرک دکتری مکانیک از دانشگاه صنعتی خواجه نصیر و استاد دانشگاه آزاد اسلامی واحد پردیس که سازنده ویلچر هوشمند، است، نشستیم. در ادامه مشروح این گفتگو را می‌خوانید. 

بیشتر بخوانید:

برخی از افراد به‌ظاهر دانشمند به رسانه‌ها دروغ می‌گویند/ برای بنیاد ملی نخبگان اهمیت نمره از مهارت بیشتر است/ صرفه‌جویی آب در مصارف صنعتی با «سنتام»

آنا: در خصوص فعالیت‌های خود در حوزه روباتیک که منجر به ساخت ویلچر هوشمند شد، توضیحاتی را بفرمایید.

چراغ‌پور سماواتی: من تحصیلاتم در زمینه مهندسی مکانیک، گرایش طراحی کاربردی بوده در گرایش تخصصی روباتیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر، زیر نظر دکتر سید علی اکبر موسویان که در حال حاضر استاد تمام مهندسی مکانیک خواجه نصیر و نیز رئیس انجمن علمی روباتیک ایران هم هستند به پایان رساندم.

استاد بنده هر ساله کنفرانسی بین‌المللی به نام کنفرانس ایکرام برگزار می‌کنند. دکتر موسویان، استاد دانشگاه «مک گیل کنفرانس آو روباتیک اند مکاترونیک» در ایران است که راه‌اندازی‌اش برای اولین بار توسط خود ایشان و دوستان‌شان انجام شد. با توجه به حوزه تخصصی ایشان، من هم دوره کارشناسی ارشد، هم دوره PhD را افتخار شاگردی ایشان را داشتم.

در حوزه‌های روباتیک، تحصیلاتم در همین زمینه‌ها بود. در حین دوره دکتری، به عنوان هیئت علمی، بورس دانشگاه آزاد شدم و هم‌زمان در سه واحد دانشگاهی، واحد پردیس که یک واحد تازه‌تأسیس بود، واحد علوم تحقیقات و واحد قزوین فعالیت می‌کردم. به خاطر نزدیکی به تهران و اینکه رئیس وقت آن واحد دانشگاهی، خیلی استاد روان‌شناسی بود، خیلی با ما انسانی برخورد کرد که حالا دانشجوی دوره دکتری بودیم و تازه می‌خواستیم جذب دانشگاه شویم.

دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین روی بحث روبوکاپ سرمایه‌گذاری خوبی انجام داد. حدود سه چهار سال به عنوان استاد مدعو و بعد نیز به عنوان سرپرست یکی از تیم‌های این مرکز، فعالیت‌های مسابقاتی در زمینه روباتیک داشتیم. واحد پردیس هم که یک مقدار از حالت ابتدا به ساکن درآمد و گروه‌های تخصصی شکل گرفت، در گروه مهندسی مکانیک سعی کردیم از ابتدا جریان پژوهشی و موضوعات صنعتی را زنده نگه داریم و در مسابقات ملی هم واحد پردیس عنوان‌دار است.

یعنی هر سال (حتی یک تیم کوچک) از همان سال دوم و سومش شرکت کرد تا آخرین دوره که همین ویلچر برقی ایستا طرحی بود که در مسابقات بین‌المللی ایران اوپن توانست در لیگ روبات‌های نمایشی چون لیگ‌های دیگر معمولاً فوتبالیست و مسابقاتی رتبه اول را بگیرد. 

مسابقات بین‌المللی ایران اوپن هر سال در فروردین برگزار می‌شود. با پروسه داوری که انجام می‌شود، 10 تا 12 داور طرح‌ها را می‌بینند، سؤال می‌پرسند، نظر می‌دهند، اسناد علمی را بررسی می‌کنند، پرزنت‌ها را انجام می‌دهند و عملکردش حالا روی بازدیدکنندگان در نمایشگاه امتیازبندی می‌کنند. این خلاصه مسیر دانشگاهی من بوده تا پروژه ویلچر ایستا.

آنا: علاقه شخصی‌تان به حوزه روباتیک به همان دوره‌ی که تحصیل باز می‌گردد؟

چراغ‌پور سماواتی: گرایش من  طراحی کاربردی است. هم در مقطع کارشناسی ارشد و هم مقطع PhD. هر موضوعی که بتوان با طراحی در مهندسی مکانیک به آن پرداخت شود، در حوزه‌ گرایش طراحی کاربردی، قرار می‌گیرد. من خودم موازی بحث دانشگاهی از حدود سال‌های 82 و 83 به‌صورت جدی فعالیت‌های صنعتی هم داشتم. به‌طوری که روباتیک در فعالیت‌های دانشگاهی‌ام پررنگ بود در تجربیات صنعتی نمایان نبود. ولی در دانشگاه دکتر موسویان نقش پررنگی داشتند. در آن دوره‌ای که ما وارد شدیم، ایشان چند سال بود دانشگاه مگ‌ویل آمده بودند و با استادان طراز اول روباتیک دانشگاه به‌هرحال خودشان فارغ‌التحصیل شده بودند.  خیلی تأثیرگذار بودند و ما را در مسیر درست هدایت کردند.

از اول علاقه شخصی ویژه‌ای به روباتیک نداشتم ولی به تدریج شدیدا به این شاخه از مهندسی مکانیک علاقه‌مند شدم و خوشحالم موضوعی که درگیرش هستم به عنوان هسته اصلی تحقیقات، تقریباً از موضوعات داغ دنیا است و از جمله موضوعاتی است که فکر می‌کنم اگر در صنعت داخلی‌مان یک‌مقدار توجه بیشتری به آن شود، هم در سیاست‌گذاری، هم در برنامه‌ریزی‌ها، هم در کیفیت اجرا و نگاهی که به آن است از این نگاه شعارگونه خارج شده و به اصل واقعیت توجه ویژه‌ای شود، می‌تواند در کشور یک انقلاب کیفی اتفاق بیفتد. با چنین رویکردی به راحتی می‌توانیم کیفیت صنعت خود را با سطح اول صنایع دنیا کم کنیم.

آنا: شما در حوزه روباتیک مثلاً می‌توانستید یک روبات انسان‌نما طراحی کنید، اینکه سراغ این ویلچر آمدید، دغدغه شخصی‌تان بود یا اینکه احساس نیاز برای افراد معلول باعث این کار شد؟

چراغ‌پور سماواتی: روبات‌های پوشیدنی همان روبات‌های اسکلت خارجی است که هدفش ایجاد توان مضاعف برای انسان می‌باشد. بالا تنه را در نظر بگیرید که پشت استخوان‌های دست، یک اسکلت مکانیکی داشته باشید که این اسکلت به صورت موتورایز فرمان بگیرد. بنابراین اگر که شما در حالت عادی مثلاً می‌توانید 40 تا 50 کیلو را بلند کنید، وقتی این لباس روباتیک و این اسکلت بیرونی را پوشیدید، می‌توانید وزن بیشتری را تحمل کنید یعنی مقداری از وزن را بیندازید روی اسکلت یا سازه روباتیک. سال 2016 ما با یک چنین طرحی به مسابقات اوپن رفتیم. 2017 یک طرح دیگری دادیم.

حالا این طرح ویلچر ایستا که ارائه شد هم باز دو قسمت بود. برای اینکه هر دو قسمت را بتوانیم بررسی کنیم، باید الگوی خیلی ظریفی که می‌خواهد نیروهای کوچکی را  با دیدگاه توانبخشی، فیزیوتراپی به انسان اضافه کند در نظر می‌گرفتیم. بیمار که دستگاه را می‌پوشد و موتورهای الکتریکی با فرمان دستش عقب و جلو می‌روند. نصف دیگر این اسکلت یا اصطلاحاً ایرماسل، ماهیچه‌های بادی را تحریک می‌کند که مجبور شدیم یک کمپرسور با خودمان ببریم به نمایشگاه و باد این ماهیچه‌های بادی را تأمین کنیم. این برای کسانی است که بدن سالم دارند.

آنا:  در پروژه‌های کاری هدف ساخت محصولات نظامی داشتید؟

چراغ‌پور سماواتی: به هیچ وجه هدف نظامی نداشتیم. با اینکه یکی از ایده‌‌دهندگان اصلی این روبات‌ها در دانشگاه برکلی کالیفرنیا،  پروفسوری ایرانی است و فکر می‌کنم  به سفارش ارگان‌های نظامی بوده آن را انجام می‌دهد ولی ما الآن هم که داریم طرح را دنبال می‌کنیم، پایان‌نامه ارشد یکی از دانشجویان خودمان است. هدف استفاده در خط تولیدها است. مثلاً در تحقیقاتی که الآن فیلم‌ها و کلیپ‌هایش می‌آید، ژاپنی‌ها بیشتر دنبال فناوری این دستگاه هستند. برای کسانی که میانگین سنی‌شان بالاست تا سالخورده‌ها بتوانند کماکان کارهای بدنی خود را انجام بدهند.

آنا: پروژه ویلچر ایستا را از کجا آغاز کردید؟ از سایر طرح‌های مشابه در کشور اطلاعاتی دارید؟

چراغ‌پور سماواتی: دو سال قبل از اینکه ویلچر ایستا را طراحی کنیم. ما به سمت فیزیوتراپ‌ها رفتیم. در یکی از همایش‌های انجمن فیزیوتراپی ایران در دانشگاه شهید بهشتی شرکت کردیم، بازخورد خیلی خوبی نگرفتیم. به این نتیجه رسیدیم که خیلی مشکل است از نظر پزشکی بخواهیم به طرح خود کمک کنیم.

بنابراین به طرح‌هایی فکر کردیم که راحت‌تر بتواند به پیشرفت پروژه کمک‌ کند. ویلچر برای کسانی که معلولیت حرکتی دارند همیشه اولین و شاید راحت‌ترین راه‌حل است ولی یک سری نقص و ایرادهایی هم با خودش دارد. این وسیله محدودیت‌هایی با خودش می‌آورد که یکی از آن‌ها مشکلات گوارش است. یعنی کسانی که کامل نشسته یا روی تخت هستند، جدای از آن معلولیت حرکتی که از آن رنج برده و آسیب می‌بینند، به خاطر اینکه بدنشان حالت قائم ندارد، مشکلات گوارشی پیدا می‌کنند.

وقتی وزنی روی استخوان‌ها نیست، بعد از مدتی، اندام‌های اسکلتی‌ ضعیف می‌شود، استخوان‌سازی اتفاق نمی‌افتد و گرانش زمین نمی‌تواند به دستگاه گوارش کمک کند. از همین رو از اول روی ویلچرهای ایستا کار کردیم. هدف طوری بود که در نهایت کاربر تصور کند این ماشین را پوشیده و قادر به حرکت با آن است.

سعی کردیم با حفظ همان قالب سنتی و کلاسیک، ویلچری بسازیم که به صورت ایستا قرار بگیرد. به منظور طراحی این ویلچر طرح‌های مختلفی را مورد بررسی قرار دادیم و طرح کلی روبات هم طرحی از صفر نیست بلکه از مدل‌های اروپایی‌اش الگوبرداری کردیم. با توجه به محدودیت‌های تولیدی که در داخل کشور با آن روبرو هستیم، به اجبار بخش‌هایی از پروژه را تغییرات داده و بازطراحی کردیم.

حتی بخش‌هایی را با روش سعی و خطا رفتیم که جواب نداد. برای تحلیل پایداری در مقابل واژگونی از جلو، روی آن مکانیسم‌هایی که نیاز بود اضافه کردیم یا خود صندلی که برای تغییر وضعیت ایمن سازگار ساختیم. طرح کلی این پروژه به این شکل شد. ولی ما در ادامه فعالیت‌های پژوهشی خود اکنون پروژه‌های دیگر هم داریم که در همین خط  دنبال می‌شود، مثلاً پروژه پایان‌نامه دکتری بنده، دست‌های روباتیک بود.

نحوه گیرش اجسام به وسیله دست‌های روباتیک، یکی دو پروژه‌ای است که در حال حاضر مشغول کار روی آن هستیم. هم‌اکنون می‌خواهیم چگونگی اضافه شدن قابلیت کنترل به  اندام‌های حرکتی مصنوعی کسانی که دارای معلولیت حرکتی در دست‌ها هستند را بررسی کنیم. خوشبختانه یا متأسفانه یکی از دانشجویان مقطع ارشد که با ما همکاری می‌کند دست راستش دارای مشکلی مادرزادی است.

از همین رو این دانشجوی جوان انگیزه لازم برای کار روی چنین موضوعی را دارد و  با تلاش بسیار مشغول کار روی آن است.  از کارهایی که موازی پروژه‌های خود انجام می‌دهیم طرحی از یکی از دانشجویان مقطع فوق لیسانس دانشگاه قزوین است. این دانشجو دستگاه دستکش‌مانندی را درست کرد که در واقع دستکش نیست.

بلکه سازه‌ای است که چهار تا انگشت به داخل آن می‌رود و با موتوری کوچک شروع به کار می‌کند. این دستکش مجموعه‌ای از حرکت‌های تمرینی را برای کاربر خود انجام می‌دهد و اصطلاحاً شرایط بازتوانی دست کاربر را فراهم می‌کند. اتفاقاً این دانشجو هم حادثه‌ای برایش پیش آمده که چهار انگشتش دچار شکستگی شده بود.

چند پروژه و پایان‌نامه هم روی موضوع زانو کار کردیم. مجددا حالت اسکلت پوشیدنی که به حرکات زانو کمک کند در نظر گرفتیم. مثل این زانوبندهایی که از بغل حمایت دارند ولی حالت موتورایز باشد. محقق فعال روی پروژه زانو از دانشجویان دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب است. او روی اگزواسکلت پایین‌تنه کار می‌کند. این اگزواسکلت در هنگام راه رفتن از سالخوردگان هستند یا  کسانی که معلولیت دارند، حمایت می‌کند. به هر حال زمینه‌ای است که نیاز به کار زیادی دارد، خیلی هم حساس است.

انتهای پیام/4144/پ