מגזין הטכניון | קיץ 2024

17 ין צדוק, דוקטורנט בפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב בטכניון, פיתח מערכת רובוטית הצפויה לשנות את חייהם של קטועי יד. המערכת כבר מאפשרת למשתמש לנגן בפסנתר ולהקליד במחשב, והכוונה היא לשפר עוד את יכולותיה. “רבות מהפעולות שאנחנו עושים ביום-יום כבדרך אגב - הקלדה, הכנת קפה, החלפת מנורה - הן מאוד מאתגרות לאנשים קטועי יד,” מסביר צדוק. “מכאן החשיבות העצומה של פתרונות יעילים ונוחים לשימוש.” אחד האתגרים המורכבים בפרוטזות רובוטיות הוא היכולת לבצע פעולות מורכבות יותר מתפיסה של חפץ והזזתו. פרוטזות קיימות מאפשרות למשתמש, לכל היותר, להחזיק כוס ולשתות ממנה, אבל הקלדה במחשב או נגינה בפסנתר הן מורכבות מדי עבורן. האתגר הזה הצמיח פרויקט מורכב, שבו מנחים את צדוק לא פחות משלושה חברי סגל מהטכניון: פרופ’ אלון וולף, מומחה לרובוטיקה ולביומכניקה מהפקולטה להנדסת מכונות, וחוקרי הפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב פרופ’ אלכס ברונשטיין (למידה חישובית) וד”ר אורן זלצמן (רובוטיקה). המערכת החדשה היא מערכת רובוטית מבוססת אולטרסאונד הקוראת את תנועות השרירים וכך מחקה את פעולות היד האנושית באופן מדויק ורגיש, לרבות הזזה עדינה של האצבעות. מערכת האולטרסאונד מולבשת על הגפה ומסיקה את כוונותיו של המשתמש על סמך תנועות השרירים, לרבות תנועות מורכבות ועדינות. להערכת צוות המחקר, זוהי קפיצת מדרגה שתאפשר לקדם משמעותית את תחום הפרוטזות ולספק למשתמשים רבים איכות חיים משופרת. דין צדוק נולד בתל אביב, שירת בתפקיד טכנולוגי בצבא והחל ללמוד בטכניון לאחר שחרורו. בתקופת התואר הראשון הוא הצטרף לצוות “פורמולה טכניון”, המפתח מכוניותמרוץ המייצגות את הטכניון , ובכך היה לסטודנט Formula SAE באליפויות הראשון מהפקולטה שלו המשתתף בפרויקט. יחד עם הסטודנטים אמיר בירן ותום הירשברג הוא פיתח במסגרת זאת “סימולטור מדמה פורמולה” כדי לערוך הדמיות של נסיעת רכב הפורמולה האוטונומי שפותח בטכניון. האלגוריתם שפיתח הצוות מאפשר לרכב האוטונומי לשפר בהתמדה את נהיגתו העצמית תוך התחשבות בכל השיקולים הרלוונטיים - מזג אוויר, מסלול, מהירות. המערכת פותחה בהנחיית ד”ר קירה רדינסקי מהטכניון ואשיש קאפור מחברת מיקרוסופט בארצות הברית. בתום התואר הראשון המריא צדוק לסיאטל כדי להשתלם במעבדות המחקר של מיקרוסופט, וכשחזר החל את לימודי התואר השני בטכניון. הוא התנדב במעבדה של פרופ’ אלון וולף ובעמותת , ובשתיהן רכש ניסיון רב בתחום Haifa3D , שם למד רבות על MIT הפרוטזות. הוא גם ביקר ב- הדור הבא של פרוטזות רובוטיות. “ההשתתפות בפיתוח מכונית פורמולה הייתה חוויה אדירה,” הוא אומר, “אבל תמיד רציתי לרתום את הידע שלי לטובת בריאות האדם. אלגוריתמיקה היא כלי יעיל מאוד למגוון תחומים, ואני שמח שביכולתי לרתום אותה לנושא החשוב של פרוטזות שישפרו את איכות החיים של אנשים שנפגעו.” תחום הפרוטזות הולך ומתפתח מבחינה טכנולוגית, אולם רוב הפרוטזות החכמות מבוססות כיום על מדבקות חישה המוצמדות לעור כדי לפענח את כוונת השרירים. לדברי צדוק, “הטכנולוגיה הזאת מאוד מוגבלת, ומה שאנחנו מציעים הוא גישה חדשה המתבססת על אולטרסאונד ומספקת למערכת מידע דינמי, בזמן אמת, על התנהגות השרירים הרלוונטיים לתנועת היד והאצבעות.” תחילה עבד הצוות על פתרון שיאפשר למשתמש להפריד בין האצבעות התותבות, אבל עד מהרה הבינו החוקרים כי הפוטנציאל נרחב הרבה יותר: שחזור רציף של תנועות האצבעות על סמך אולטרסאונד העוקב אחר שרירי הכיווץ במרכז הזרוע התחתונה. כך הם פיתחו מערכת המאפשרת למשתמש להקליד במחשב ולנגן בפסנתר. יותר מכך - מתוך תנועות האצבעות הם הצליחו לשחזר את הטקסט שנכתב או את המוזיקה שנוגנה. את כל אלה השיג צדוק כבר בעבודת המאסטר, אבל במקום לנוח על זרי הדפנה הוא החליט להמשיך בפרויקט לתוך הדוקטורט. בקיץ האחרון הוא כבר הוזמן ללונדון כדי להציג את הפרויקט בתחום הרובוטיקה IEEE - הכנס של ICRA ב- והאוטומציה. ההצלחות מרשימות, אולם המשימות לעתיד עדיין רבות. בין השאר: לפתח אלגוריתם שלא יעבוד רק אחרי אימון עם משתמש ספציפי אלא גם ישמש היטב משתמש חדש. לדברי צדוק, “אנשים רבים שאיבדו יד מוותרים על הפרוטזה אחרי תקופה קצרה משום שהיא כבדה ומסורבלת, והאפקטיביות שלה מאוד מוגבלת. אנחנו מנסים לפתח פתרונות קלים, נוחים ויעילים. לשם כך אנחנו חייבים להמשיך ולשפר את הדיוק של התנועה ושל עוצמתה.” המחקר נתמך על ידי הנציבות האירופית למחקר ), משרד המדע והטכנולוגיה, הקרן ERC (מענק ), קרן BSF הדו-לאומית ישראל-ארצות הברית ( דוד הימלברג וקרן משפחת ווין. החוקרים מודים על תמיכתה. Haifa3D לעמותת ד