Elevii de liceu care au construit o mână robotică de la zero. „A fost doar munca noastră, doar investiția noastră”
0Trei elevi de clasa a X-a de la C.N. „Ion Minulescu” Slatina au construit singuri o mână robotică, pentru proiectul lor câștigând medalia de bronz la Olimpiada Națională de Creativitate Stiințifică și un premiu special din partea Universității Tehnice din Cluj-Napoca.
Jasmine-Andreea Matei, Larisa-Ștefania Stănică și Laurențiu-Ștefan Raicea sunt colegi de clasă, la profilul „Științele Naturii”, la Colegiul Național „Ion Minulescu” Slatina, și se află la a doua colaborare și a doua participare la olimpiada care sprijină elevii interesați de proiectele științifice. Mâna robotică realizată de ei a impresionat juriul Olimpiadei Naționale de Creativitate Stiințifică, la final câștigând medalie de bronz, dar și un premiu special din partea Universității Tehnice din Cluj-Napoca. Anul trecut au fost în fața juriului cu o instalație de irigat inteligentă, care permite administrarea de îngrășăminte în funcție de nevoile specifice ale solului.
„Ne-am gândit să facem o interfață, o mașină care să fie controlată cu ajutorul creierului. Aici era o discuție: ce anume am putea controla. Pentru că erau în definitiv mai multe lucruri pe care le puteam controla: un esspresor de cafea, un televizor pe care să-l pornim și să-l oprim cu ajutorul acestor impulsuri nervoase, dar până la urmă am ajuns la concluzia că cel mai bine ar fi să controlăm o mână”, a explicat Laurențiu Raicea cum s-au oprit la ideea de a construi mâna robotică.
Au început să studieze, să-i întrebe pe profesorii de fizică, chimie și biologie diverse lucruri și, trecând la construcție, au ajuns să comande materiale inclusiv în SUA. Cu ajutorul unei imprimante 3D care aparține Bibliotecii „Profesor Cecilia Păun” din Osica de Sus, unde toți trei sunt voluntari , au printat piesele din care efectiv au construit mâna robotică și au asamblat-o. Toată munca au făcut-o la școală, în pauzele dintre cursuri, iar în weekend-uri și în vacanțe, pe la fiecare pe acasă. Totul, pe cheltuiala celor trei elevi, sprijiniți de diriginta lor Mihaela Neacșu, profesor de fizică.
„N-am avut nicio sponsorizare primită de la cineva, n-am avut nicio colaborare încheiată. Spre exemplu, au fost proiecte la olimpiadă, erau parteneriate între universități - Iași, Cluj - și elevii mergeau în laboratoarele universității și cercetau în laborator. Noi n-am avut posbilitatea asta. A fost doar munca noastră, doar investiția noastră și atât. Ne-am întâlnit, cât am fost la școală, pe la școală. Când mai erau weekend-uri, vacanțe, am luat-o pe la toți”, a dezvăluit Laurențiu.
Formarea echipei a fost o etapă relativ simplă, Laurențiu, Iasmine și Larisa fiind printre puținii elevi dornici să muncească suplimentar.
„Cu cele două colege ale mele am făcut echipă și anul trecut și au fost singurele care au vrut să se implice. Foarte puțini mai sunt cei care vor să muncească în plus față de ce fac la școală, să studieze în plus, chiar nu găsești”, a completat Laurențiu Raicea.
„Unul dintre scopuri a fost să aducem neuroștiința în plan accesibil elevilor”
Ca și în cazul Olimpiadei de Astrofizică, sau al altor concursuri și olimpiade din calendarul oficial școlar, la această competiție participă elevi pasionați de domeniu, dar care nu au șansa să studieze la clasă elementele care le sunt absolut necesare pentru a performa la un asemenea nivel, pentru că nu există ore în programă.
„Fără documentare nu aveam cum să ducem la bun sfârșit proiectul. Ne-am interesat despre aceste interfețe, cum au apărut ele. Neuroștiința asta este la început, nu este foarte bine aprofundată, ar fi mult de aprofundat pe partea asta. De altfel, unul dintre scopurile acestei lucrări a fost să aducem neuroștiința în plan accesibil elevilor din învățământul preuniversitar, pentru că nu e studiată deloc în școli”, a precizat elevul.
După așternerea informațiilor pe hârtie, au trecut la schiță, s-au gândit din ce materiale să facă proteza, cum să o facă, cum să o controleze, cu ce să preia impulsurile electrice etc.. A fost perioada în care și-au bombardat profesorii de fizică, biologie și chimie cu întrebări la care nu găseau răspunsuri pe Internet, iar profesorii le-au fost de fiecare dată alături.
„Cu doamna dirigintă am vorbit despre semnalul electric, despre cum crește amplitudinea, despre componentele electrice pe care le-am utilizat, cum ar trebui să fie. Doamna de biologie ne-a vorbit povestit despre potențialul de acțiune al celulelor, cum generează ele acest curent electric, doamna de chimie ne-a explicat fenomenul chimic din membrana plasmatică...”, a explicat Laurențiu Raicea cum a decurs documentarea.
Cum funcționează mâna robotică
Cu toate informațiile puse cap la cap, și cu toate elementele pe masă, s-au apucat de lucru.
„În definitiv, noi avem niște electrolizi care se aplică pe piele, non-invazivi, și preiau impulsul electric generat de celulele fibrei musculare care e implicată în flexia respectivă. Fibrele acestea musculare sunt niște celule care prezintă un potențial de acțiune. Acest potențial de acțiune este un curent electric, generat de anumite canale ionice care în definitiv produc câțiva milivolți, până pe la 35 de milivolți. Noi am făcut mai întâi schema. După schemă, am trecut la partea de proteză, proteza am imprimat-o 3D și a fost pe piese. A urmat asamblarea. Din Statele Unite am comandat o piesă de pe dispozitivul electronic, un amplificator de frecvență, și un filtru de frecvență. Fiind un curent foarte-foarte mic generat de acele potențiale de acțiune, ca să fie interpretat de un calculator, de o mașină, trebuie amplificat. Amplitudinea semnalului trebuie crescută. Cu ajutorul acestor amplificatoare am crescut amplitudinea semnalului și a fost prelucrat de un microcontroler. Microcontrolerul respectiv a fost inserat pe o placă de dezvoltare. Acela a fost creierul, efectiv, care trimitea comenzile. Prelucra ce primea de la impulsul electric trimis de la nervi la mână, îl prelucra, și trimitea comanda de închidere a degetelor prin acel microcontroler. Sistemul mecanic era efectiv acționat de cinci servomotoare electrice poziționate în proteză. În funcție de cât de mare era intensitatea, dacă eu strângeam mâna mea foarte tare, din ce în ce mai tare, servomotoarele creșteau numărul de grade de rotație și se strângeau mai mult sau mai puțin degetele, mișcarea pe care o făceam eu cu mâna mea era replicată de mâna robotică”, a explicat Laurențiu cum funcționează efectiv mâna robotică realizată de ei.
Deși nu au avut posibilitatea să testeze mâna robotică pe o persoană care nu-și mai poate folosi propria mână, elevul spune că, cel puțin teoretic, mâna realizată de ei poate fi folosită astfel.
„Noi nu am avut pe cine să testăm, cum să testăm, dar din punct de vedere teoretic este perfect funcțională și la un om care nu ar avea brațul, și-ar lipi electrozii pe biceps, spre exemplu, iar dacă el și-ar imagina că-și mișcă mâna și ar trimite comanda, mâna s-ar mișca la rândul ei”, a dat asigurări elevul.
Prototipul lor ar putea avea și altă aplicabilitate. „Unul dintre obiective este controlul și manipularea obiectelor periculoase de la distanță, pentru că și aceasta este o problemă identificată. Poate fi folosit ca un braț robotizat și să controleze deșeuri periculoase, radioactive, înțepătoare etc., pe care nu poți să pui mâna. Le controlezi pur și simplu. Miști mâna ta, dar se mișcă la o anumită distanță mâna robotică”, a mai precizat elevul.
Premiul special primit din partea Universității Tehnice din Cluj-Napoca i-a încurajat enorm, fiind unul din cele cinci acordate de prestigioasa instituție de învățământ superior.
Ideile lor, deși ar putea fi aplicate, nu au ajuns, până acum, dincolo de competiția școlară. „Noi suntem, până la urmă, doar elevi, nu avem contacte, nu ne-am putut face cunoscute aceste proiecte”, a conchis Laurențiu Raicea.
Se încarcă comentariile...
