23 юли 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Българският принос в роботиката – изобретенията на доц. Иван Чавдаров

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 08 декември 2017 в 00:0025000
доц. д-р инж. Иван Чавдаров

Светът се развива и ние очакваме всеки момент хуманоидните роботи да раждат деца. Противно на очакванията роботите да нанесат сериозни поражения върху социалните функции на човека, един екип от български учени доказва точно обратното: роботите могат да бъдат използвани в образователния процес и ежедневието на хора, а дори и на деца, с нарушени социални възможности. И не само – роботите, които Иван Чавдаров и неговият екип изобретяват, намират приложение в дейностите по обучение и поддържането на пълноценен живот при хора в неравностойно положение от всякакъв тип и при всяка възраст.

Доц. д-р инж. Иван Николов Чавдаров е машинен инженер по образование. Завършва Технически университет – София през 1991 г., а след това специализира Роботика отново към ТУ. Това са времена, в които за инженерите в България е трудно да реализират себе си като професионалисти в областите, в които са обучавани и той се занимава с друга дейност, която да осигурява препитанието му в годините на преход. През 1995-а година д-р Чавдаров започва работа в БАН - към Института по кибернетика и роботика, който тогава се нарича Лаборатория по Мехатроника. Там е и до днес. Също така в момента е и преподавател по „Роботика” и “Кинематика“ във Факултета по математика и информатика на СУ „Св. Климент Охридски“. Изобретателската му дейност му носи редица отличия и награди, а със своята предприемчивост успява да реализира редица проекти в областта на роботиката, включително и такива, които дават шанс на младите таланти на България да разгърнат своя потенциал.

На тазгодишното си изложение Съюзът на изобретателите в България връчи първа награда – приз „СИБ изобретател на ИТИ 2017“ на Иван Чавдаров от БАН и Ивелин Стоянов и Радослав Илиев от Професионалната гимназия по компютърни технологии и системи – гр. Правец за разработката на „Роботизирана хуманоидна ръка“. Водещ изобретател в проекта за ръката е доц. Чавдаров – неговата роля е в работата по механиката, а управлението й е дело на учениците от гимназията в Правец. Изобретението е защитено от Иван Чавдаров със заявка за патент. Принос за управлението на ръката имат и преподавaтелят на учениците от гр. Правец Венцислав Начев, както и д-р Валентин Николов от фирма Sensata (водеща американска фирма за сензори).

Всъщност това е втората ръка, която д-р Чавдаров изобретява. Първата, която прави, е доста по-различна – тя изпълнява функцията на протеза на ръка за хора, загубили тази част от тялото си и действа на принципа на улавяне на сигналите, които се изпращат от тялото към вече загубения крайник. Такава протеза се нарича миоелектрична – myoelectric prosthеsis of a hand).

Роботизираната хуманоидна ръка, която беше наградена през тази година, има малко по-различни функции и устройство. Основната й конструкция е изградена от части, които са отпечатани на 3D принтер. „Това е една много модерна технология. Въпреки че понякога някои ползи от 3D принтерите се преувеличават, действително те имат и страшно големи възможности, които ще се развият още повече в бъдеще. Те работят на съвсем нов принцип: това е технология, която получава нови обекти с добавяне на материал. А досега нови обекти се получаваха с други преобразувания на материал, да речем с отнемане на материал, каквото е струговането, фрезоването, всички металорежещи машини… Друг вариант е с преобразуване на материал – да речем, огъване на ламарина. Докато с добавяне на материал само една технология е позната от древни времена – леенето; обаче отливките са много скъпи и технологично сложни… А тази технология с добавяне на материал – на 3D принтера – добавя много малки частици материал с висока точност и не се нуждае от форма. Поради това могат да се правят много сложни форми, включително и вътрешни форми. Пръстите на нашата роботизирана хуманоидна ръка са отпечатани без оси – осите са от самия материал. При което се спестява цяла технологична операция. Това е едно от предимствата. Другото е, че 3D принтерите навлизат все по-широко, доста достъпни са вече. И обектите могат да се индивидуализират“, разказва д-р Чавдаров и ми показва пръст от ръка, отпечатан на 3D принтер. Аз виждам, че действително е произведен пръстът като цял обект и по него няма оси. На практика всички части на роботизираната ръка – без двигателите – са отпечатани с тази технология, а пръстите излизат от принтера директно сглобени. „Има нишки, които изтеглят пръстите. От другата страна има пружинки от филафлекс, чрез които пръстът се връща обратно, след като се е огънал“, казва ученият.

Предимствата на роботизираната хуманоидна ръка са сравнително простата й конструкция, евтините екологични материали, с които се отпечатват частите и лесното й управление и генериране на жестове. „Най-големият проблем при такива протези – и изобщо ръце – е инженерен: да се съберат на толкова малко място толкова много части. Поради ограниченият размер на ръката е рисковано да се поставят прекалено много двигатели. Има различни подходи – някои колеги изнасят двигателите по-назад и с нишки дърпат отдалече; други използват по-малки двигатели, а трети – както ние направихме в първата ръка-протеза – използват по един двигател за няколко пръста. Но това пък не е функционално“, споделя опита си изобретателят.

Роботизираната хуманоидна ръка има редица функции и приложения. Тя може да бъде поставена на робот и да изпълнява захващаща функция или роботът да изпълнява жестове, както правят хуманоидните роботи, които се развиват и произвеждат в Япония и в други държави. Сред предназначенията на изобретението на д-р Чавдаров е и моторната рехабилитация, която се прилага при деца с увредени двигателни функции – в този случай ръката спомага за раздвижването им, тъй като те гледат и повтарят движенията.

Ръката би могла да се внедри и в помощ на глухонемите хора, на които е необходим езикът на жестовете.

Едно от най-важните решения, които се постигат с роботизираната хуманоидна ръка, е подобряването на социалната терапия на деца с проблеми в развитието. Както знаем, децата с аутизъм често отхвърлят думи, жестове и глас от друг човек. За тях е по-добре да учат, да общуват и да се движат посредством робот. В момента ръката на д-р Чавдаров е прикачена към един сладък жълт Миньон, който би могъл да помага на малките си приятели.

Освен роботизираната хуманоидна ръка, доц. д-р инж. Иван Чавдаров работи и върху доста други проекти. За период от няколко години той е работил като конструктор в една от малкото фирми в България, които се занимават с Роботика. Фирмата прави роботи-манипулатори в областта на леярската промишленост. Споделя, че този опит му помага и в другите разработки. Автор е на десет патента, четири от които са издадени, а за останалите е подал заявки. „Смея да кажа, че за осем от тях имам създадени прототипи, така че са действащи, а не само на хартия. Два от тях са продадени, но дали ще ги развият, не мога да кажа“, казва той.

Мисълта на Лудвиг Мис ван дер Рое – „Малкото е повече“ – е основната действаща сила – освен тази на роботиката – която д-р Иван Чавдаров прилага в друго от своите изобретения, а именно Крачещия робот. При него ученият се е стремил да използва минимално средства и материали, прилагайки минималистичния принцип на немския архитект. И действително успява да го постигне, поставяйки в крачещия робот само два двигателя. Затова конструкцията му е изключително евтина и проста, а управлението – лесно. Роботът е малък и много маневрен: той може да се движи напред, назад, наляво и надясно, да се обръща на 360 градуса и което е може би най-забележително – крачещият робот може да преодолява препятствия. Движи се – както името му подсказва – чрез крачене. Принтиран е отново от 3D принтер, а в момента екипът разработчици работи върху сензорната му система.

Приложенията на крачещия робот са много. Едно от тях вече действа чрез проект за деца със специфични увреждания, които с помощта на робота научават посоките – ляво, дясно, горе, долу.

Ако крачещият робот се направи по-голям, би могло да се използва за изследователски цели. Благодарение на функцията да му да преодолява препятствия, той би могъл да намери приложение – с по-широки стъпала – при затруднено преминаване в блатисти местности и др. Има идеи да се разработи и в полза на хора в неравностойно положение, но в този случай съществуват и допълнителни изисквания от законодателната система. „Една фирма прояви интерес към крачещия робот на едно от изложенията, но все още няма производство. Имам три изработени модела от този робот. На два от тях са поставени сензори – сензор за цвят и сензор за разстояние, който следи за наличие на препятствия, за да може да ги заобиколи; а със сензора за цвят се разработват такива игри – от червена точка да отиде до жълта, като мине през синя и т.н. Ако децата го управляват по този начин, той би могъл да събере информация за колко време изпълнява задачата и по този начин да се отчита дали има напредък в развитието на децата“, разказва д-р Чавдаров.

Крачещият робот може да се използва също така и в обучението на здрави деца. И е изобретението, което той лично си харесва най-много, въпреки че роботизираната хуманоидна ръка получи по-голяма награда.

Междувременно д-р Иван Чавдаров успява да основе и клуб по Роботика – „Робо-академия“. Това става след като печели проект за „Въвеждане на съвременни методи в образованието и работата с младите таланти“ към Института по Роботика – БАН. „Целта на Робо-академията е съвместна работа с талантливи ученици в областта на роботиката. „Насочил съм се към ученици от горните класове – между 9 и 12 клас. Ние развиваме проекти по идея на учениците и по моя идея донякъде… Намеренията ни са да правим уникални устройства. Защото за по-малките ученици има страшно много клубове по роботика – Лего-роботика най-вече, а също и състезания по Сумо-роботика. Това има своето значение и според мен е добре за ученици в осми или девети клас, обаче за по-големите би било добре да се включват нови елементи и да се разработват нови неща, като те – самите ученици – също дават много креативни идеи“, казва ученият.

Заниманията са безплатни за учениците, които по време на часовете в клуба могат да се обучават и с 3D принтер. Целта на този проект са обучението, иновациите, изследванията и научните постижения в областта на роботиката и сензориката от ученици с ментори от Института по Роботика към БАН. Основателите на клуба имат за цел да насочат и подготвят креативните млади за съвременните високотехнологични разработки в тази област. „С младите се работи много приятно. По-скоро понякога срещам неразбиране с някои учители и директори, но има и други, с които се работи добре. Заниманията в клуба са по желание и младите наистина идват с желание – интересно им е, справят се…“, казва с усмивка доц. д-р Иван Чавдаров.

„Аз – като един от най-старите хора, които се занимават с роботика в БАН, съм щастлив, че намерихме един път към младите хора“, казва проф. д-р инж. Веселин Павлов – първият професор по Роботика в България. „Забележителното – това, което по-младите колеги не усещат – е ентусиазмът в младия човек. Желанието. Те не притежават достатъчно знания, но ентусиазмът, желанието да се развиват – това е нещо забележително. И трябва да се стимулира. В образователната ни система малко се стимулира потенциала на всеки човек в областта, в която има природни дадености. Хората не са еднакви и не е задължително всеки да става специалист в областта на роботиката. Трябва да се развива таланта в това, с което природата ни е дарила. И ние работим прекрасно! Аз съм много щастлив, че с млади колеги от Правец и от софийски училища работим в Робо-академията. И се надявам, че ще имаме шанса да работим с още и още млади хора; аз се радвам на ентусиазма, който имат. Единственият начин, по който държавата ни ще излезе на нивото, което заслужаваме, е да се толерира таланта на младите“, казва той.

В заключение можем да кажем, че бъдещето наистина е в младите. Под менторството на големите. От които научаваме още и за Младежкото техническо изложение в Горна Оряховица, което инж. Григоров организира. И от което учениците от Правец са се върнали с невероятен заряд и много награди, запалвайки по идеята своите съученици и приятели. Май училището все пак е едно хубаво място, а?

А Робо-академия очаква своите талантливи ученици – за едно по-добро съвместно бъдеще.

Първи семинар на Робо-академията - разработка на учениците от СМГ "Паисий Хилендарски"

Още филми от и за робо-академията може да видите в нейния видеоканал


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Българският принос в световната наука
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.