Πραγματοποιούν 144 κινήσεις, «δουλεύουν»με τη σκέψη, κατασκευάζονται στη λογική «φτιάξ’ το μόνος σου» και είναι ιδέα μιας πενταμελούς ομάδας ερευνητών του Πολυτεχνείου
Ελληνική σφραγίδα έχουν τα πρώτα συναρμολογούμενα ρομποτικά χέρια, που εκτελούν 144 κινήσεις και μπορεί κανείς να τα φτιάξει… μόνος του και μάλιστα με κόστος μόλις 180 ευρώ, όταν η τιμή τους στην αγορά ξεπερνά τα 20.000 ευρώ! Την παγκόσμια επανάσταση στον τομέα της ρομποτικής τεχνολογίας έφερε μια ομάδα νέων Ελλήνων ερευνητών, που αποφάσισαν να σπάσουν το κατεστημένο και να προσφέρουν πανάκριβη τεχνολογία σε πραγματικά απίστευτες τιμές, με στόχο να αλλάξουν τα δεδομένα και να φέρουν τα πάνω κάτω στην πάγια τακτική.
Η σκέψη ότι τα ρομποτικά προϊόντα δεν φτάνουν ποτέ στο σπίτι μας διότι, εκτός από απλησίαστα οικονομικά, είναι και δυσλειτουργικά οδήγησε την ομάδα των πολλά υποσχόμενων Ελλήνων ερευνητών να ιδρύσει το 2012 την OpenBionics στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, με επιβλέποντα τον καθηγητή Κώστα Κυριακόπουλο. Ο δρ Μηνάς Λιαροκάπης, ο Χριστόφορος Μαυρογιάννης, ο Αγησίλαος Ζησιμάτος και ο Γιώργος Κοντούδης, που δούλεψαν με επιμονή και πείσμα στο σχέδιο του ρομποτικού χεριού, προχώρησαν μάλιστα ένα βήμα παραπέρα.
Η πραγματική επανάσταση των νέων αυτών παιδιών (ο μικρότερος είναι 25 χρονών και ο μεγαλύτερος 31) είναι το γεγονός ότι προσφέρουν δωρεάν στον κόσμο την πολύτιμη γνώση και την τεχνογνωσία τους, δηλαδή τα σχέδια κατασκευής των ρομποτικών χεριών, μέσα από την ιστοσελίδα τους. Αλλωστε, ο στόχος τους είναι όλοι οι άνθρωποι που έχουν ακρωτηριαστεί να μπορούν να αποκτήσουν φθηνά, λειτουργικά, ρομποτικά χέρια ώστε να κάνουν τη ζωή τους καλύτερη. Το γεγονός αυτό φυσικά έχει προκαλέσει… απανωτά «χτυπήματα» στην παγκόσμια αγορά ρομποτικών άκρων, καθώς με αυτόν τον ασυναγώνιστο ανταγωνισμό πλέον οι τιμές των ρομποτικών χεριών θα… πέσουν!
Το ξεκίνημα
Η αρχή έγινε το 2012, όταν οι τέσσερις φοιτητές του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ) συμμετείχαν σ’ ένα ευρωπαϊκό ερευνητικό πρόγραμμα. Το ΕΜΠ κατέβαλε το ποσό των 60.000 ευρώ στη Διαστημική Γερμανική Εταιρία για την αγορά ενός ρομποτικού χεριού (DLR/HIT II), το οποίο δεν μπορούσε να πιάσει σταθερά απλά καθημερινά αντικείμενα, όπως ένα μπουκάλι νερό των 500 ml. «Η απογοήτευσή μας ήταν τόσο μεγάλη, που σκεφτήκαμε ότι τελικά τα ρομποτικά προϊόντα δεν φτάνουν στον πολίτη, με συνέπεια η ζωή του να μη γίνεται καλύτερη» λέει στην «κυριακάτικη δημοκρατία» ο δρ Μηνάς Λιαροκάπης, που σήμερα είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Grab Lab του πανεπιστημίου του Yale. «Τότε θέσαμε τις προδιαγραφές για το design μας, με στόχο την κατασκευή φθηνών ρομποτικών συστημάτων, τα οποία όμως θα είναι εξίσου αποδοτικά με τα υψηλού κόστους βιομηχανικά ανάλογά τους, γιατί τελικά το μεγάλο στοίχημα της ρομποτικής είναι να καταφέρει το προϊόν να μπει μέσα στο σπίτι του καταναλωτή».
Μέσα στο 2014 η θαυματουργή ομάδα δημοσίευσε όλα τα απαραίτητα σχέδια, καθώς και οδηγούς κατασκευής ρομποτικών χεριών δύο, τριών και τεσσάρων δακτύλων και αντίχειρα, με κόστος μικρότερο των 100 ευρώ! Εκτοτε, περισσότερα από 9.000 άτομα σε 113 χώρες έχουν ενημερωθεί για την έρευνα των Ελλήνων επιστημόνων και έχουν προμηθευτεί τους οδηγούς και τα σχέδιά τους.
Αποστομωτική απάντηση
Στην εύλογη ερώτηση «γιατί παρέχετε την τεχνογνωσία σας δωρεάν, όταν μπορείτε να γίνεται πλούσιοι», η απάντηση είναι αποστομωτική: «Το χρήμα δεν είναι το παν και το μεράκι δεν αγοράζεται. Η ικανοποίηση που σου προσφέρει η δουλειά σου, όταν σου επιτρέπει να κάνεις τους ανθρώπους ευτυχισμένους, είναι ανεκτίμητη» λέει ο δρ Λιαροκάπης.
Σημειώνεται ότι έως σήμερα τα περισσότερα «ενεργά» προσθετικά χέρια κόστιζαν δεκάδες χιλιάδες ευρώ, χωρίς η απόδοσή τους να δικαιολογεί το κόστος. Το αποτέλεσμα είναι ότι τα περισσότερα ασφαλιστικά ταμεία αρνούνταν να καλύψουν τη δαπάνη τους και το μεγαλύτερο ποσοστό αναπήρων (80%) μένει χωρίς τεχνητά μέλη ή χρησιμοποιεί απλούς γάντζους. Από τις 3 Μαρτίου 2015 οι τέσσερις Ελληνες ερευνητές διαθέτουν ελεύθερα στην ιστοσελίδα τους (http://www.openbionics.org) τα σχέδια κατασκευής προσθετικού χεριού, που μπορεί να υλοποιήσει 144 τύπους αρπαγής αντικειμένων με ένα μόνο μοτέρ, ζυγίζει λιγότερο από 300 γραμμάρια και κοστίζει λιγότερο από 180 ευρώ (200 δολάρια).
Μάλιστα, πρόκειται για το φθηνότερο, ελαφρύτερο και εξαιρετικά επιδέξιο προσθετικό χέρι που έχει σχεδιαστεί ποτέ στον κόσμο! Επιπλέον, το design προσαρμόζεται στις διαστάσεις κάθε χεριού, τα απαιτούμενα υλικά μπορεί να βρεθούν εύκολα σε πληθώρα καταστημάτων και εάν ο ενδιαφερόμενος δεν μπορεί να το συναρμολογήσει, έχει τη δυνατότητα να το παραγγείλει μέσω της σχετικής φόρμας (www.openbionics.org/personalizeddesignswebform), πληρώνοντας 180 ευρώ.
Οι μοναδικές παράμετροι που απαιτούνται για τη σωστή εφαρμογή του ρομποτικού μέλους είναι το συνολικό μήκος του χεριού, από τον καρπό έως την άκρη του μέσου δακτύλου, και το συνολικό του πλάτος (πλάτος της παλάμης) ώστε να υπολογιστούν τα μήκη των φαλάγγων και των δακτύλων, το μήκος της παλάμης, καθώς και οι θέσεις και οι προσανατολισμοί των βάσεων των δακτύλων. Για κάποιον που θέλει να παραγγείλει δεξί προσθετικό μέλος οι συγκεκριμένες παράμετροι μπορεί εύκολα να μετρηθούν από το αριστερό του χέρι (λόγω συμμετρίας) ή σε περίπτωση απώλειας και του αριστερού χεριού να εξαχθούν παραμετρικά από το ύψος.
Τα προτεινόμενα χέρια μπορεί να κατασκευαστούν με απλά υλικά και τεχνικές ταχείας προτυποποίησης (3D printing) ή άλλα εργαλεία κατεργασίας (κοπτικά εργαλεία, CNC, laser cutters κτλ.).
Τα αυτοκόλλητα ηλεκτρόδια που εκμεταλλεύονται το ρεύμα το οποίο παράγει ο ανθρώπινος εγκέφαλος
Το ρομποτικό μέλος προσαρμόζεται στο σημείο όπου έχει ακρωτηριαστεί το χέρι και στη συνέχεια τοποθετούνται στον πήχη (το τμήμα από τον αγκώνα έως τον καρπό) δύο αυτοκόλλητα ηλεκτρόδια. Αυτά «διαβάζουν» το ρεύμα που παράγει ο εγκέφαλός μας και το οποίο φτάνει στους μυς του πήχη, που σχετίζονται με την κάμψη και την έκταση των δακτύλων, καθώς και με την κίνηση του χεριού πάνω κάτω: «Ο εγκέφαλος ακόμα και εάν έχουμε χάσει το χέρι ή το πόδι μας, συνεχίζει με τη σκέψη μας να στέλνει εντολές κίνησης μέσω του ρεύματος που παράγει. Εμείς εκμεταλλευόμαστε αυτή τη λειτουργία του εγκεφάλου. Ετσι, αντί να στέλνουμε ρεύμα στο μηχάνημα με κάποια μπαταρία, χρησιμοποιούμε τα αυτοκόλλητα ηλεκτρόδια που έχουμε τοποθετήσει στον πήχη. Αυτά διαβάζουν το ρεύμα, το οποίο κατεβαίνει μέσω των μυών στο χέρι και το μετατρέπουν σε κίνηση. Δηλαδή, το ρομποτικό χέρι κινείται με τη σκέψη που μεταφέρεται με το ρεύμα μας» εξηγεί στην «κυριακάτικη δημοκρατία» ο δρ Μηνάς Λιαροκάπης.
Από την άλλη, όπως εξηγούν οι ερευνητές, ό,τι είναι ο κινητήρας και το κιβώτιο ταχυτήτων για το αυτοκίνητο, έτσι είναι και το διαφορικό για το ρομποτικό χέρι. Πρόκειται για ένα τεχνούργημα που επιτρέπει στη μονοδιάστατη κίνηση του μοτέρ να μετατρέπεται σε πολλαπλές κινήσεις. Ετσι, το κόστος του ρομποτικού χεριού πέφτει, καθώς χρειάζεται μόνο ένα μοτέρ! «Για το συγκεκριμένο χέρι υλοποιήσαμε έναν διαφορικό μηχανισμό επιλεκτικής εμπλοκής, που επιτρέπει στον χρήστη να επιλέγει με “διαισθητικό” τρόπο διαφορετικούς συνδυασμούς των δακτύλων, υλοποιώντας διαφορετικές αρπαγές ή κινήσεις». Το συγκεκριμένο διαφορικό μπορεί να επιτύχει 16 διαφορετικούς συνδυασμούς των δακτύλων, οι οποίοι αν συνδυαστούν με τις εννέα διαφορετικές θέσεις του αντίχειρα, παράγουν 144 διαφορετικές διαμορφώσεις, αρπαγές, χειρονομίες του χεριού. Κι όλα αυτά χρησιμοποιώντας μόνο ένα μοτέρ.
Θα μπαίνει και τεχνητό δέρμα
Τα επόμενα βήματα που ετοιμάζουν οι ερευνητές είναι το προσθετικό χέρι να καλυφθεί με γάντι ή τεχνητό δέρμα: «Μπορούμε να κατασκευάσουμε τεχνητό δέρμα και σύντομα θα διαθέσουμε ακόμη πιο ανθρωπομορφικές εκδόσεις μέσω της ιστοσελίδας μας» τονίζει ο δρ Λιαροκάπης, συμπληρώνοντας ότι στα άμεσα σχέδια της ομάδας είναι να κατασκευάσει και πόδια: «Το χέρι είναι το πιο δύσκολο όργανο του ανθρώπου, γιατί κάνει τις περισσότερες κινήσεις. Μελλοντικά θα κατασκευάσουμε και πόδια». Ακόμα ένας στόχος των ρομποτικών μελών είναι ο εκπαιδευτικός. Εκατομμύρια άνθρωποι έπειτα από ένα εγκεφαλικό επεισόδιο δυσκολεύονται να περπατήσουν, να ντυθούν, να φάνε μόνοι τους και χρειάζονται αποκατάσταση. «Τα ρομποτικά μοντέλα, όπως τα πόδια και τα χέρια, βοηθούν στην αποκατάσταση γιατί λειτουργούν εκπαιδευτικά. “Θυμίζουν” δηλαδή στα άκρα να κάνουν τις κατάλληλες κινήσεις και ο χρόνος αποκατάστασης μειώνεται. Αυτός είναι ακόμα ένας στόχος μας» μας λέει ο Δ. Λιαροκάπης.
Ποιοι αποτελούν την (ήδη) βραβευμένη OpenBionics
Η ομάδα OpenBionics, που δημιουργήθηκε στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, είναι πλέον διαπανεπιστημιακή. Ο δρ Μηνάς Λιαροκάπης είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Grab Lab του Yale, ο Χριστόφορος Μαυρογιάννης είναι υποψήφιος διδάκτορας στο πανεπιστήμιο Cornell, ενώ οι Αγησίλαος Ζησιμάτος και Γιώργος Κοντούδης είναι προπτυχιακοί φοιτητές του ΕΜΠ, οι οποίοι ετοιμάζονται για διδακτορικές σπουδές σε πανεπιστήμια του εξωτερικού. Στόχος της OpenBionics είναι η ανάπτυξη φθηνών αλλά παράλληλα επιδέξιων ρομποτικών συστημάτων και προσθετικών μελών ανοιχτού κώδικα και υλικού.
Οπως τονίζουν οι ερευνητές, η επιδίωξή τους είναι διπλή: Από τη μία, να βοηθήσουν ασθενείς με αναπηρία να ανακτήσουν τη χαμένη επιδεξιότητά τους, παρέχοντάς τους άκρως λειτουργικά προσθετικά μέλη, και από την άλλη, να συνεισφέρουν στην εξάπλωση της ρομποτικής, δημιουργώντας καινοτόμα ρομποτικά τεχνουργήματα και εκπαιδεύοντας τις επόμενες γενιές μηχανικών. Δεν είναι τυχαίο λοιπόν που η ομάδα τους κατάφερε να προκριθεί στον τελικό του διεθνούς διαγωνισμού ρομποτικής Robotdalen και είναι ανάμεσα στα τρία γκρουπ που θα ταξιδέψουν στη Σουηδία τον Σεπτέμβριο, όπου και θα πληροφορηθούν την τελική τους κατάταξη. Το χρηματικό έπαθλο για την τριάδα του τελικού είναι αντίστοιχα της τάξης των 50.000, 30.000 και 20.000 ευρώ, όπως και να έχει όμως είναι βέβαιο ότι η ομάδα OpenBionics θα τα χρησιμοποιήσει σωστά!
Ρίτα Μελά
