Βιονικό Χέρι – Μια Επισκόπηση

Η πρώτη γενική εντύπωση για τα ρομπότ – είναι κάποια τεχνητή μηχανή, παρόμοια με το ανθρώπινο σώμα, που ενεργεί με παρόμοιο τρόπο με εμάς. Ακόμα και περιμένουμε να μας μιλάει και να μας καταλαβαίνει. Γι’ αυτό, τέτοια ρομπότ ονομάζονται ανθρωποειδή. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλά πολύ πιο απλά μηχανικά ρομπότ που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Συνήθως εκτελούν μόνο μία ή μερικές ενέργειες (π.χ. μεταφορά ενός αντικειμένου που κατασκευάζεται από έναν εργάτη σε άλλον), αλλά οι γενικές αρχές λειτουργίας είναι οι ίδιες.

Σχήμα 1. Παράδειγμα Βιονικού Χεριού

Η κατάσταση δεν φαίνεται τόσο περίπλοκη, αν τη χωρίσουμε σε μέρη και τη δούμε από μέσα – τα πρόσφατα τεχνολογικά επιτεύγματα μας επιτρέπουν να δημιουργήσουμε ένα βιονικό χέρι μόνοι μας (DIY = “φτιάξ’ το μόνος σου”):

  • Τα μέρη του “σώματος” ενός βιονικού χεριού μπορούν να παραχθούν με τη χρήση ενός 3D εκτυπωτή·
  • Θα πρέπει να υπάρχει κάποιος χώρος για μηχανικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα στο εσωτερικό του·  Αυτά τα μέρη του “σώματος” συνήθως σχεδιάζονται με τη βοήθεια λογισμικού τρισδιάστατης μοντελοποίησης·
  • Οι κινήσεις πραγματοποιούνται από μικρούς κινητήρες (“μύες”), που τραβούν νήματα/σχοινιά (“τένοντες”) τα οποία είναι προσαρτημένα στα κατάλληλα μέρη του κατασκευασμένου χεριού·
  • Οι κινητήρες ελέγχονται από ένα πρόγραμμα λογισμικού, το οποίο εκτελείται στον μικροελεγκτή.

 

Σχήμα 2. Ανθρωποειδές ρομπότ

Για να ενισχυθεί η κατανόηση, οι μαθητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν την Επαυξημένη Πραγματικότητα (AR) για να εξερευνήσουν την εσωτερική δομή ενός βιονικού χεριού. Μέσω μοντέλων AR, οι μαθητές μπορούν να οπτικοποιήσουν πώς οι κινητήρες, οι τένοντες και οι αισθητήρες αλληλεπιδρούν για να αναπαράγουν τις κινήσεις του ανθρώπινου χεριού.

  • Οι κινήσεις μπορούν να ξεκινήσουν από ηλεκτρικούς παλμούς που υπάρχουν μέσα στο ανθρώπινο σώμα – αυτοί οι παλμοί ανιχνεύονται και μεταφέρονται στον μικροελεγκτή.

Σχήμα 3. Κύρια μέρη και εξαρτήματα ενός βιονικού χεριού

Τα παρακάτω θέματα θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα πώς υλοποιούνται αυτά τα βήματα, και ακόμη να τα δοκιμάσουμε οι ίδιοι.