יד רובוטית עשויה להחליף את יד האדם בסיוע לנכים, בסימולציה של ניתוח ובאבחון. וזו, כנראה, רק ההתחלה
מאת: הדס גושן *
יד רובוטית המחקה בזמן אמת את תנועות היד האנושית עשויה להחליף בעתיד את יד האדם בביצוע פעולות מורכבות. כיום היא פועלת בטכניון, במעבדתה של ד”ר מרים זקסנהאוז מהפקולטה להנדסת מכונות. בקרת התנועה של היד יכולה להיעשות בפקודות מחשב: על מסך המחשב נקבעת התזוזה של כל מפרק ומפרק והמערכת זוכרת את המצבים ש”למדה”.
אפשרות אחרת היא הפעלת הרובוט בטלאופרציה (teleoperation). שיטה זו, החוסכת כתיבת תוכנת מחשב לכל תזוזה, נעזרת בכפפה של חישנים, שהמפעיל לובש על ידו. החישנים קוראים את זוויות המפרקים ומחשבים את מיקום קצות האצבעות בכל תנועה. המחשב מעבד את הנתונים וקובע את הזוויות לפרקי אצבעות הרובוט, והרובוט מחקה את תנועת ידו של המפעיל האנושי.
ד”ר זקסנהאוז ותלמידיה מפתחים כיום בקרה מתוחכמת יותר, המבוססת על זיהוי תנועות אנושיות והבנתן. היד הרובוטית מזהה כיום תשע תנועות בסיסיות ובהן לחיצה, גלגול, גירוד, צביטה, סיבוב, הברגה וסחיטה. הכוונה היא, שבעתיד הרובוט יפעל באופן עצמאי, לא כחיקוי אלא על סמך הבנת התנועה המודגמת.
הפיתוח הוא פרי מחקר שהחל במכון ויצמן בשיתוף פרופ'' אהוד אחישר מהמחלקה לנוירוביולוגיה. תחילה נעשה ניסיון לפענח את תחושות המגע שיוצרת היד. במוח ישנם תאים אוסצילטוריים (מתנדנדים), המסייעים להעברת תחושת המגע שמתקבלת מקצות האצבעות. תאים דומים, המפענחים את המידע המתקבל מן התנועה, נמצאים במערכת המוטורית במוח ובעמוד השדרה ונקראים pattern generators temporal central. תאים אלו מתנודדים באותה תדירות, אך בהפרש פאזה. כלומר, קבוצות תאים שונות מתנודדות בפרקי זמן שונים. כך, למשל, נשלטת תנועת ההליכה; לתנועות שונות יחס פאזה שונה. ד”ר זקסנהאוז מציגה כדוגמה את הליכת הכלב, המבוססת על רצף של תנועות. כאשר הכלב הולך, הוא מניע רגל אחר רגל. כאשר הוא רץ, הוא מניע בבת אחת זוג גפיים אחד אחר משנהו. ד”ר זקסנהאוז סבורה, שתנועת הידיים מצויה בבקרה דומה.
“בשלב הבא נעשיר את זיהוי התנועות”, היא מוסיפה. “לתנועות השכיחות תבנית פשוטה יותר ממה שחושבים. הרובוט יידע לזהות רצף תנועות המתבצעות זו אחר זו ויבין את משמעות כל הרצף. כאשר מניעים אצבע מעלה ומטה כמו בתנועת הקשה או תיפוף, המפרקים נפתחים ונסגרים יחד. לעומת זאת, בעת גירוד המפרקים נפתחים ונסגרים בפאזה הפוכה. הבנת רצף התנועות תאפשר ליד הרובוטית להרכיב מקטעים שונים של תנועות לפעולות מורכבות יותר”.
יישומים ברפואה
את הרובוט התעשייתי אפשר יהיה להסב לרובוט ביתי שיוכל לסייע לנכים ומוגבלים בביצוע פעולות הכרוכות במיומנות הידיים. אותה מערכת גם יכולה לאמן מנתחים לקראת ביצוע ניתוחים מורכבים על ידי סימולציה: המנתח ילבש את כפפת החיישנים והמערכת תזהה אם ביצע נכון את פעולות הניתוח.
הרובוט יוכל לסייע גם, למשל, בחיזוי מיומנות עתידית בילדים, החל בכישורים הנדסיים וכלה בכשרונות מוסיקליים יוצאי דופן. יכולת הכפפה להעביר מידע מתומצת ליד המכנית גם תוכל לסייע בהעברת המידע להפעלת פרוטזות על פי אותו עיקרון.
כעת מפתחים במעבדתה של ד”ר זקסנהאוז גם רשתות עצביות מלאכותיות לייצור התנועה, בתוכנת מחשב שמחקה את פעולת המוח. כך תזכה היד האלקטרונית בתכנות דומה ל”תכנות” של היד האנושית. תוכנה כזו עשויה לסייע בעתיד למשותקים להניע את ידיהם, ולקטועים להפעיל את הפרוטזות בדרך מתוחכמת יותר.'
* הופיע בעיתון הארץ, 27/11/2000. אתר הידען היה חלק מפורטל IOL מקבוצת הארץ עד 2002
