Ηρθαν τα… ρομπότ στην Πολυτεχνειούπολη

Ρομπότ σε επικίνδυνες αποστολές, εκεί που ο άνθρωπος δεν μπορεί να φτάσει; Αποστολές σε μεγάλα θαλάσσια βάθη ή στο Διάστημα; Διάσωση επιζώντων σε φυσικές καταστροφές; Οι επιστήμονες λένε ναι. Με έρευνα μάλιστα που διεξάγεται σήμερα από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο και εφαρμογές με διεθνή αναγνώριση.

Στο εργαστήριο του Ευάγγελου Παπαδόπουλου στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου κάθε μέρα που ανατέλλει μας φέρνει πιο κοντά στον «κόσμο των ρομπότ». Από το 1991 που τελείωσε τις σπουδές του, ο Ευάγγελος Παπαδόπουλος ερευνά τη λειτουργία των ρομπότ που κινούνται έξω από τα εργοστάσια και χρησιμοποιούνται σε εργασίες που δεν μπορούν να γίνουν από τον άνθρωπο. Οπως λέει ο ίδιος, «ένα ρομπότ βιδωμένο σε βιομηχανικό πάτωμα με παροχή ρεύματος διαφέρει πολύ από κάποιο που μετακινείται μόνο του, σε μη δομημένο ή άγνωστο χώρο και συγχρόνως με ενεργειακή αυτονομία».

Οταν ξεκίνησε τη μελέτη του στη δυναμική και τον έλεγχο ρομπότ στο Διάστημα, το θέμα έμοιαζε φουτουριστικό ακόμη και για τη βιομηχανία των ΗΠΑ. Σήμερα όμως υπηρεσίες όπως η ESA και η NASA ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για το πώς θα απομακρυνθούν απορρίμματα από τροχιές γύρω από τη Γη, για το πώς θα επισκευάζονται δορυφόροι σε λειτουργία, ή πώς θα παρατείνεται η ζωή τους με προσθήκη καυσίμου.

Πρωτοπορία

Το Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου (ΕΑΕ) της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου με επικεφαλής τον Ευάγγελο Παπαδόπουλο συμμετέχει σήμερα ενεργά και είναι πρωτοπόρο στις σχετικές διεθνείς ερευνητικές προσπάθειες με χρηματοδότηση κυρίως από ευρωπαϊκές και εθνικές πηγές.
«Δίνουμε έμφαση τόσο στη δυναμική και τον αυτόματο έλεγχο με θεωρητική προσέγγιση όσο και στις υπολογιστικές προσομοιώσεις και στην πειραματική επαλήθευση» λέει ο ίδιος στα «Νέα». «Σε πειράματα, όπως αυτά για αυτόνομη πρόσδεση ρομποτικού συστήματος σε δορυφόρο (impact docking), χρησιμοποιείται ο μοναδικός Εξομοιωτής Μηδενικής Βαρύτητας, που έχει σχεδιασθεί και κατασκευασθεί εξ ολοκλήρου στο εργαστήριό μας» αναφέρει.

Η ομάδα περιλαμβάνει περίπου 40 ερευνητές. Η ρομποτική απαιτεί συνέργειες μεταξύ περιοχών, και έτσι πλέον των μηχανολόγων μηχανικών συμμετέχουν και ηλεκτρολόγοι μηχανικοί, αλλά και φοιτητές πληροφορικής και φοιτητές εκτός ΕΜΠ. «Οι ερευνητές του εργαστηρίου αναπτύσσουν ικανότητες όχι μόνο στη θεωρητική ανάλυση, αλλά και στον προγραμματισμό ρομπότ, στην κατασκευή τους και στην πειραματική δουλειά, έτσι ώστε όταν τελειώσουν να διαθέτουν ανεκτίμητη εμπειρία διεθνούς επιπέδου» λέει ο κ. Παπαδόπουλος.
Η έρευνα στο εργαστήριό του έχει επεκταθεί και στην κίνηση των ρομπότ με πόδια σε απαιτητικά εδάφη – με έντονη κλίση, μεταβλητή υποχωρητικότητα και ασυνέχειες. Στις συνθήκες αυτές τα ρομπότ με συμβατική κίνηση (τροχοί, ερπύστριες κ.ά.) αποτυγχάνουν.
Οι ερευνητές του εργαστηρίου εμπλέκονται σε όλα τα στάδια της υλοποίησης ενός ρομπότ: από τη σύλληψη της ιδέας, τη μοντελοποίηση και τη μελέτη μέσω προσομοιώσεων μέχρι τον σχεδιασμό, την κατασκευή και τον έλεγχο του τελικού ρομπότ. Πρόσφατα σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε ένα εξάποδο υποβρύχιο ηλεκτροϋδραυλικό ρομπότ 1,2 τόνων για υποθαλάσσιες εργασίες σε απόκρημνες ακτές… Η τρέχουσα έρευνα επικεντρώνεται στην ανάπτυξη τετράποδων ρομπότ με δυνατότητα επίτευξης μεγάλης πρόσθιας ταχύτητας, και με αυξημένη αυτονομία και δυνατότητα κίνησης σε ιδιαιτέρως ανώμαλα εδάφη. Μελετώνται επίσης δίποδα ρομπότ ελάχιστης ενεργειακής κατανάλωσης με στόχο την προσθετική (prosthetics).

Γλωσσάρι

Ρομπότ με πόδια
Τα ρομπότ με πόδια (συνήθως τέσσερα ή έξι) κινούνται όπως τα ζώα ή τα έντομα και δεν απαιτούν συνεχή επαφή με το έδαφος, ούτε έδαφος προετοιμασμένο για αυτά. Μέσω της ανεξάρτητης κίνησης των ποδιών τους μπορούν να μεταβάλουν κατάλληλα τη στήριξη του σώματός τους για να κινηθούν σε απαιτητικά εδάφη, να υπερπηδήσουν εμπόδια ή να ανακάμψουν από μια απρόβλεπτη πτώση.
Ρομπότ σε τροχιά
Αποτελούνται από έναν δορυφόρο που κινείται με προωθητήρες, στον οποίο προσαρμόζονται ένας ή περισσότεροι ρομποτικοί βραχίονες. Μπορούν να συλλάβουν δορυφόρο εκτός λειτουργίας και να τον οδηγήσουν σε τροχιά επανεισόδου ή «νεκροταφείου», να τροφοδοτήσουν δορυφόρο με καύσιμο ή να επισκευάσουν τροχιακά συστήματα, όπως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός.
Εξομοιωτής μηδενικής βαρύτητας
Ο εξομοιωτής αποτελείται από τράπεζα γρανίτη μέγιστης τραχύτητας 6 μικρών (χιλιοστών του χιλιοστού), πάνω στην οποία γλιστρούν ρομπότ (όπως τα χόβερκραφτ), πρακτικά με μηδενική τριβή. Επειδή η βαρύτητα είναι κάθετη στο επίπεδο κίνησης, δεν επηρεάζει καθόλου την κίνησή τους, άρα προκύπτει μηδενική βαρύτητα. Τα ρομπότ είναι πλήρως αυτόνομα και η θέση τους μετράται με ακρίβεια από σύστημα με κάμερες.

Τι λέει η «νέα γενιά»
Κώστας Μαχαίρας
Οραματιζόμαστε ένα μέλλον όπου ευέλικτα τετράποδα ρομπότ θα συνεργάζονται με τον άνθρωπο αναλαμβάνοντας εργασίες επικίνδυνες για τη ζωή του (π.χ. πυρόσβεση ή διάσωση επιζώντων), που τον καταπονούν (π.χ. γεωργία), ή και που είναι αδύνατες για τον ίδιο (π.χ. εξερεύνηση πλανητών). Η ομάδα μας μελετά και κατασκευάζει από το μηδέν τετράποδα ρομπότ χρησιμοποιώντας τεχνολογίες αιχμής. Είμαστε αισιόδοξοι ότι σύντομα θα φανούν οι πρώτες εφαρμογές της έρευνάς μας στην καθημερινή ζωή.
Ο Κώστας Μαχαίρας είναι υποψήφιος διδάκτορας

Ολγα Χρηστίδη
Ως ερευνητές του εργαστηρίου ασχολούμαστε με την εκτέλεση εργασιών σε τροχιά με χρήση ρομποτικών συστημάτων. Οι στόχοι μας είναι η ανάπτυξη καινοτόμων μεθόδων, η εξέλιξη του διαστημικού μας εξομοιωτή, η διαρκής παρουσία μας στα παγκόσμια δρώμενα της ακαδημαϊκής και όχι μόνο κοινότητας, καθώς και η συνεχής συμμετοχή μας σε ερευνητικά προγράμματα που θα προετοιμάσουν τις εξελίξεις στο Διάστημα τα επόμενα χρόνια.
Η Ολγα Χρηστίδη είναι υποψήφια διδάκτορας