יום ראשון , דצמבר 17 2017
בית » חדשנות » התקן לקצירת אנרגיה מתנועת האדם עשוי לשפר את התנועה ולייצר חשמל למכשור נייד

התקן לקצירת אנרגיה מתנועת האדם עשוי לשפר את התנועה ולייצר חשמל למכשור נייד

מאת: מערכת הבלוג

לא רק בסרטי מדע בדיוני: צוות חוקרים בינתחומי מהפקולטה להנדסה מפתח התקן אלקטרו-מכאני שמטרתו לסייע לאדם בביצוע תנועות ונשיאת ציוד ואף לייצר חשמל מתנועת גוף האדם לצורך הטענת מכשירים אלקטרוניים ניידים.

מזה שנים רבות אנו רואים בסרטי קולנוע מכשירים המשמשים לשיפור היכולות הפיזיות של האדם, בדמות רובוטים או התקנים המתלבשים על גוף האדם כשלד חיצוני. אותם מכשירים כבר מזמן לא תחומים רק לעולם המדע הבדיוני – במעבדות מחקר ברחבי העולם מנסים לפתח מכשירים שונים שיקלו או ישדרגו תנועות של אנשים המתמודדים עם סוגים שונים של מוגבלויות.

ניסיון חדשני וייחודי מסוג זה נערך בשש השנים האחרונות בפקולטה למדעי ההנדסה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב: צוות מחקר בהובלת ד"ר רזיאל רימר מהמחלקה להנדסת תעשייה וניהול, פרופ' אמיר שפירא מהמחלקה להנדסת מכונות וד"ר מור פרץ מהמחלקה להנדסת חשמל ומחשבים, מפתח התקן אלקטרו-מכאני שמטרתו שימוש באנרגיה "המבוזבזת" בגוף האדם וניצולה לשם סיוע והקלה לאדם בעת ביצוע התנועה. טכנולוגיה מתקדמת מסוג זה תוכל לשמש בין היתר אנשים בעלי מוגבלויות פיזיות לצורך ביצוע פעולות יומיומיות וזאת באמצעות השימוש באנרגיה החשמלית שהם עצמם ייצרו תוך כדי תנועה.

מעבר לחשיבות פיתוח זה כשלעצמו, ההתקן עונה על צורך משמעותי נוסף: המכשיר יוכל להמיר את תנועת האדם לכדי אנרגיה חשמלית ולאגור אותה לצרכים ושימושים אחרים כמו הטענת מכשירים אלקטרוניים. שימוש זה יכול להיות מציל חיים: סיוע למטיילים שאבדו בשטח, או גיבוי באזורי אסון בהם רשת החשמל נפלה. התקן הוא בעל פוטנציאל אדיר למערכת הביטחון ולצבא בפרט, אשר משקיעים רבות בפיתוחים שנועדו להקל על החיילים בנשיאת הציוד ובאספקת אנרגיה למכשירים הדרושים להם כמו אמצעים לראיית לילה, מכשירי GPS ומכשירי שליטה ובקרה. עד כה לא נמצא פתרון יעיל אשר מסוגל לתת מענה לשני צרכים אלו.

Robots in Amir Shapiro's lab

עקרון פעולת המכשיר מתבסס על העובדה שבהליכה במישור, כ-85% מעבודת השרירים בברך מנוצלים לבלימת התנועה. מדובר למעשה בתחושת הבלימה שמרגישים בשרירי הרגלים במיוחד כאשר יורדים בירידה תלולה. המכשיר שפותח מחליף את פעולת השרירים, עוזר לבלימה ומייצר בו בזמן חשמל. כך למעשה, החוקרים יוצרים מערכת שדומה בעקרון הפעולה שלה לרכב היברידי, ומיושמת בפועל על גוף האדם.

היתרון הייחודי של הטכנולוגיה המפותחת במחקר היא שהשלד החיצוני של ההתקן דורש אנרגיה נמוכה יחסית. זהו מאפיין ייחודי לעומת רוב השלדים החיצונים שמפותחים בעולם ומוגבלים מאוד בזמן העבודה שלהם בשל הדרישה האנרגטית הגבוהה של המנועים. בשלב זה של המחקר החוקרים הצליחו לייצר בן 3 ל-12 וואט של חשמל מתנועת אדם במסגרת הניסויים במעבדה ומטרתם כעת היא למצוא את נקודת האופטימום בה ניתן יהיה להפיק אנרגיה חשמלית מקסימלית במינימום מאמץ גופני.

בפיתוח הטכנולוגיה של השלד החיצוני ותהליך קצירת האנרגיה המתבצע באמצעותו, החוקרים מתמודדים עם נושאים מתחומי ההנדסה השונים כגון בניית מבנה מכאני חשמלי אופטימלי, בניית מערכת חשמלית שיכולה גם לייצר אנרגיה וגם להחזיר אנרגיה למחזור הליכה ויצירת אלגוריתמים שיבקרו את פעולת המכשיר. בנוסף כדי להצליח בפיתוח מכשיר מסוג זה, יש ללמוד את אופן פעולת גוף האדם ואת השפעת המכשיר עליו.

אודות מערכת הבלוג

מערכת הבלוג
ibgu.ac.il הינו בלוג חדשנות, מדע וטכנולוגיה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב.