סמינר מחלקה של איתמר משעני - מניפולציה של כבלים באמצעות רובוט דו-זרועי על ידי חישה של כוחות ומומנטים

18 במאי 2022, 14:00 - 15:00 
פקולטה להנדסה  
0
סמינר מחלקה של איתמר משעני - מניפולציה של כבלים באמצעות רובוט דו-זרועי על ידי חישה של כוחות ומומנטים

 

 

School of Mechanical Engineering Seminar
Wednesday, May 18, 2022 at 14.00
Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206 [IM1] 

DUAL-ARM MANIPULATION OF WIRES USING SOLELY FORCE/TORQUE FEEDBACK

Itamar Mishani

MSc student of Avishai Sintov

School of Mechanical Engineering

Manipulation of wires has been a challenging task and main interest for many decades. There have been many attempts to use visual perception and image segmentation to perform wire manipulation. However, manipulate in a cluttered environment where there are many visual occlusions and uncertainties (due to poor lighting or shadows) is hard. Giving a robot the ability to manipulate wire with high confident is necessary and requires rapid reasoning of its shape in real-time. Furthermore, after having this ability, plan and control wire manipulations is required, however, there is no efficient ability to do so without visual perception. Recent work has shown that the shape of an elastic wire can be defined by a very simple representation. This representation can be interpreted as forces and torques at one end of the wire. To begin with, we experimentally analyzed the theoretical foundation. We deployed a dual-arm robotic system able to accurately manipulate an elastic wire. The system does not require complex visual perception and is able to reason about the shape of the wire by solely sensing forces and torques on one arm. Furthermore, we proposed a full framework in which the mechanical properties of the wire are rapidly approximated in real-time. Then, a simple control rule based on Force/Torque (F/T) feedback is used to manipulate the wire to some goal or track a planned path. However, the model used to develop the system relies on assumptions that may not be met in real-world wires and does not take gravity or the non-linearity of the F/T sensor into account. Therefore, the model cannot be applied to any wire with accurate shape estimation. Additionally, solving the non-linear non-convex inverse problem, i.e., from wire shape to F/T, is computationally expensive. Therefore, we investigated the learning of a model to estimate the shape of a wire solely from measurements of the F/T state. We propose to train a novel learning model which can both act as a descriptor of the wire where F/T states can be mapped to its shape and as a solver of the inverse problem where a desired goal shape can be mapped to an F/T state. Additionally, we trained a different model, with the same dataset, which gives the robot the ability to execute a planned path.

Join Zoom Meeting

 https://us02web.zoom.us/j/82108132163?pwd=Z2h4UzNzUS9mbXplT0lMU1pZenFEQT09

 


 [IM1]Should it be that room?

Senior Security Architect

Main responsibilities in this position:

Security Architecture Design 

security researcher

What We’re after:

  • Experience in Security Research and deploying attacker’s mindset
  • Experience in exposing and exploiting vulnerabilities
  • An excellent team player, getting-things-done individual with high self-learning abilities

 

Main responsibilities in this position:

מהנדס/ת תוכנה RT

דרישות
•    השכלה הנדסית בתחומים חשמל ואלקטרוניקה/מדעי המחשב/פיזיקה- חובה
•    לפחות שנתיים ניסיון בפיתוח C, C++ למערכות RT- חובה
•    ידע ב -Matlab/  python -  יתרון משמעותי 
•    ניסיון בעבודה עיבוד מקבילי/קצבים גבוהים/יחידות וקטוריות- יתרון משמעותי
•    כתיבה/מימוש אלגוריתמים- יתרון משמעותי
•    LINUX- יתרון 
•     נכונות לנסיעות לחו"ל 

חוקרים וחוקרות מהנדסה מכנית פיצחו תעלומה המדעית

  • תגיות:

החוקר.ת מאחורי המחקר

פרופ' לב שמר אמריטוס

בתמונה מימין לשמאל: ד"ר מיטל גבע ופרופ' לב שמר

 

אחת מתופעות הטבע הנפוצות והמוכרות ביותר היא היווצרות של גלי ים על ידי רוחות ומשבי אוויר. אלא שמתברר, כי על אף שהתופעה מוכרת מאז ומתמיד, ובהינתן שהמדע המודרני מנסה כ-150 שנה להבין לעומק את המנגנון המוביל לתופעה, עד היום לא נמצא עדיין המודל המתמטי המושלם שיתאר את התהליך במלואו ויאומת בניסוי.

 

פרופ' לב שמר וד"ר מיטל גבע ממעבדת גלי המים בבית הספר להנדסה מכנית מאוניברסיטת תל אביב פיתחו מודל תאורטי חדשני וראשון מסוגו אשר שופך אור על התעלומה. המודל נועד להסביר את תהליך יצירת הגלים, והוא נבחן בסדרת ניסויים מורכבים שבוצעו לאורך תקופה ארוכה. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters.

 

ד"ר גבע מסבירה: "התפתחות גלי רוח על פני המים היא תופעה מורכבת. אחת הסיבות להיעדר תאוריה כוללת של התהליך נובעת ממחסור בתוצאות ניסיוניות מפורטות – מדידות שדה גלים ורוח בים מוגבלות מאוד, בעיקר בשל חוסר היכולת לשלוט בתנאי הסביבה  וקושי לבצע ניסויים בים הפתוח, אפילו בקרבת החוף. במעבדת הגלים בבית הספר להנדסה מכנית באוניברסיטת תל אביב קיימת מערכת ניסוי ייחודית ואוטונומית לבחינת האינטראקציה בין המים לרוח, ומערכת זו מאפשרת איסוף של מידע מקיף על ההתנהגות במרחב ובזמן של פני המים תחת משטרי רוח שונים".

 

גלים מכניים ובכלל זה גלי מים, ניתנים לתיאור על ידי אוסף של תדירויות, ממש כפי שניתן לפרוט מנגינה לתווים והרמוניות. המודלים הנפוצים ביותר כיום מתחשבים בגידול של הרמוניה בודדת, הבלתי יציבה ביותר, ומניחים שההתפתחות המרחבית שלה אחידה. המודל החדש שמציעים החוקרים מתחשב בכל ההרמוניות הבלתי יציבות ובמגבלות החלות עליהן – בהן מגבלת שבירה של הרמוניות תלולות מאוד, דעיכה הדרגתית כתוצאה מהסתרה של הרמוניות נמוכות ע"י גלים גבוהים יותר ומגבלת זמן התפתחות מרחבי. בכך, התאוריה החדשה מאפשרת לתאר את הסיטואציה הפיזיקלית באמינות גבוהה, בהשוואה למודלים הקודמים.

 

החוקרים מוסיפים כי הקושי התאורטי שהיה קיים בפיתוח מודל שלם נובע מכך שבמים נוצרות צורות ותבניות דינמיות סבוכות המגיבות אחת עם השנייה ומאופיינות במידה רבה של אקראיות בזמן ובמרחב התלת ממדי. כמו כן מעורבים בבעיה שלל כוחות מכניים כמו כבידה, צמיגות ומתח פנים, ויש לקחת בחשבון את מעברי האנרגיה והתנע בין האוויר למים –  סוגיה לא טריוויאלית כלל במכניקת הזורמים. הבעייתיות המובנית בתורות הקודמות, ששימשו את החוקרים בתחום זה במשך כ-65 שנה, נובעת מההנחות הרבות עליהן הן התבססו וחוסר היכולת שלהן להתממש בצורה כמותית, מה שהגביל עד מאוד את יכולת החיזוי הפיזיקלית.

 

ד"ר גבע מפרטת לגבי המודל החדש ויישומיו: "במחקר זה אנחנו משתמשים לראשונה במשוואות מדויקות ובשיטות מקובלות מתחום המכניקה סטטיסטית על מנת לנתח את התהליכים האקראיים והלא-ליניאריים שמתרחשים בעת היווצרות הגלים. למעשה, המודל המוצע הוא היחיד שמאפשר תיאור בזמן ובמרחב של שדה הגלים החל ממצב של פני מים חלקים ועד למצב סופי הקבוע בזמן, וחשוב מכל – זהו המודל הראשון שאומת באופן מלא מול תוצאות ניסיוניות ומתאר את התהליך לא רק איכותית, אלא גם כמותית.

 

היווצרות גלי רוח היא תוצאה של אינטראקציה הדדית בין האוקיינוס לאטמוספירה ולכן לתהליך השפעה מכרעת על מעבר מסה, תנע ואנרגיה בממשק פני המים. בהתבסס על כך, אנו סבורים כי התיאור המוצע הוא צעד חשוב בשיפור במודלים לחיזוי מזג אויר בטווח קצר ושינוי אקלימי בטווחי זמנים ארוכים יותר. כמו כן, הבנת האינטראקציה תאפשר הערכה של תנאי סביבה המשפיעים על החיים בים ויכולת ניבוי של תנועת מזהמים על פני המים. עם המסקנות מהמחקר ניתן ללכת צעד אחד קדימה בתחומים הללו, שחשיבותם הולכת וגוברת בעידן משבר האקלים בו אנו חיים. מעבר לכך, תמיד נהדר לפתור תעלומות במדע ואנחנו שמחים על התוצאות".

 

יצוין כי מעבדת גלי המים בראשות פרופ' לב שמר משמשת מזה שנים גם לאימות של מודלים מתחומי דעת נוספים בהנדסה ובפיזיקה, בהן מספר תגליות חדשות שפורסמו לאחרונה כגון מיקוד חושך בדומה למיקור קרני אור, וכן מוליך גלים מסוג חדש, שתיהן פרי עבודתו של פרופ' עדי אריה מביה"ס להנדסת חשמל.

 

הכירו את ערן לוין

ערן,  נשוי לליהיא, אבא לאביב, אופק ופלג ומתגורר ברעננה 

בוגר תואר בהנדסת מכונות מ-2008. 

מהנדס מומחה בחברת אקווה מעוף המתכננת מפעלים סגורים לגידול דגים.  במקביל, משמש כמהנדס המכאני של חברת Aviv Labs, שביצעה לאחרונה ניסוי בגידול חומוס בתחנת החלל הבינ"ל, ומבצע עבודות תכן שונות כפרילנסר.

עבר מספר תפקידים בתעשיית ההתפלה, ובתעשייה הבטחונית, הנחה סטודנטים בפרוייקטי גמר באוניברסיטה ובמכללות שונות, והשתתף בפרויקטים של עמותת ריסטרט לנכי צה"ל.

 

ספר לנו קצת על מהלך הקריירה שלך:

התחלתי כסטודנט במפעל להב של התעשייה האווירית, לאחר מכן המשכתי למגוון תפקידים: מהנדס מעליות באלקטרה, מהנדס מו"פ מכאני, מהנדס תהליך תרמי, מתכנן מכאני ומהנדס פרויקט בIDE (הנדסת התפלה). לאחר 7 שנים בתעשייה התהליכית,

עברתי לתעשייה הבטחונית כמתכנן מכאני ומהנדס אנליזות (FEA) בחברת מכניקו-שפטק.


לתחום ההנדסה מכאנית הגעתי כי הציונים שלי לא היו מספיק טובים בשביל אלקטרוניקה.אבל מהר מאוד גיליתי  שזה מה שבאמת מעניין אותי.

למדתי במסלולי מכטרוניקה וזרימה והייתי סטודנט דיי גרוע. את שנות התואר העברתי בעיקר בספריה - בלימוד עצמי.

הודחתי בסוף השנה הראשונה וקיבלתי הזדמנות שניה מהדיקאן לאחר שיחת תחנונים קשה.

זכיתי לעשות פרויקט סיום בתוך תעשייה אווירית, ונשארתי שם בתחילת הקריירה. 

 

מה ההצלחה המקצועית הגדולה ביותר שלך לטעמך?

פרויקט בטחוני לאומי שלקחתי בו חלק כשהייתי מתכנן חסר ניסיון, והצליח מבצעית, ושהשתיקה יפה לו.

פרויקט נוסף הוא דווקא ה"חומוס" - שהתחיל כפרויקט קליל, והסתבר כאתגר הנדסי מאוד מורכב עם אתגרים בבחירת חומרי מבנה ושיטות ייצור, מעבר חום, גזים ונוזלים, אופטיקה, זיווד אלקטרוני, רעידות ועומסים, וכמובן הרגולציה של NASA.

לכל אלה נוספה הקורונה, העובדה שהצוות מפוזר במספר מדינות, ושהספונסרים מכניסים דרישות שמנוגדות לכל היגיון הנדסי.



ספר לנו על רגע מכונן שחווית בזמן שלמדת בפקולטה:

על ההדחה כבר פירטתי למעלה והיא ללא ספק היתה הרגע הקשה והכואב בתואר.

בפן החיובי, הקורס מבוא למכטרוניקה פתח בפני את עולם הרובוטיקה ועד היום אני משתמש בחומר שלמדתי.


ספר לנו על חוויה מכוננת שקרתה לך בעבודה:

שלחו אותי, חסר ניסיון, להודו, למתקן התפלה ענק שהיתה בו תקלה במערכת ואקום מסובכת, עם הנחיה אחת: פענח מה התקלה, וחזור לארץ רק לאחר התיקון..

אחרי שבוע של צפייה, הקשבה ומדידות, תחת עינם הבוחנות של עשרות מהנדסים מטעם הלקוח, איתרתי את התקלה ופתרתי אותה. תחושת העילוי וההצפה של הסיפוק וההצלחה בלתי ניתנת לתיאור.

 

מה אתה אוהב לעשות מחוץ לעבודה?

"ליצור עם הידיים" - ציור, צורפות, יציקות פולימרים ומתכות, נגרות, וכל מה שאפשר לעשות במסגרת הבייתית.

וכמובן, לטייל עם המשפחה בטבע.



מה עבודת החלומות שלך?
כזו שמשתנה כל כמה חודשים, שאפשר ללמוד בה כל הזמן. כזו שמשלבת עבודה משרדית עם ייצור, הרכבה וניסויים בשטח.

אני אוהב לקחת חלק פעיל בכל השלבים של חיי המוצר, וכל עוד יש גיוון בעשייה ובחשיבה, אני לא משתעמם.


אם לא היית מהנדס, מה היית?
מעצב תעשייתי - אסתטיקה ומראה תמיד שיחקה אצלי תפקיד, ועבודת המעצב לא רחוקה מאוד מעבודת ההנדסה. היצירתיות והעבודה עם שלל חומרים קיימת בשני המקצועות וקוסמת לי.


טיפים למהנדסים בתחומך, או בכלל לחיים:

  • תמיד להחזיק פרויקט אחד מהצד בתחום שלא קשור למה שעושים ביום יום.  זה שומר את המוח במצב למידה והתפתחות.
     
  • לשמור על הפרדה ברורה בין עבודה למשפחה! את המיילים והדאגות משאירים במשרד.
     
  • להצטרף לקבוצות מהנדסים ברשתות, ובפעילויו של קבוצות כמו עמותת restart כדי לקבל ניסיון, להכיר תעשיות שונות, ולהגדיל את מעגל המכרים שלכם, ובהתאם, את  מאגר ההזדמנויות.

 

מה היית מייעץ להנדס צעיר בתחילת דרכו?

קודם כל, אם צריך, תאריכו את התואר, אבל בכל מקרה, כנסו לעבודה כבר כסטודנטים! מאוד קשה למהנדסים צעירים ללא ניסיון  למצוא עבודה היום. עבודה סטודנטיאלית בתחום יכולה רק לעזור לכם.

התחילו בחברה גדולה, שיש בה קורסים מוסדרים ותכניות הכשרה. או, לכו לסטארטאפ קטן עם הרבה כסף שמאפשר לכם להשתולל עם הדמיון ויצירתיות.

חברות קטנות ובינוניות בדרך כלל לא מעוניינות להשקיע את הזמן והכסף הנדרש בהכשרת מהנדסים צעירים  - הכשרה שלוקחת בין שנה לשנתיים.

 

ערן, אתה מהנדס השראה!

נמשיך לעקוב אחרי הדרך המרתקת שאתה הולך בה.

 כדי ליצור קשר עם ערן תוכלו להתחבר אליו בלינקדאין 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

פרופ' לב שמר וד"ר מיטל גבע

כיצד הרוח יוצרת גלים בים

ד"ר בן מעוז

מחסום הדם-מוח

פרופ' לב שמר וד"ר מיטל גבע 

 

הארץ 22.3.22

 

הידען 23.3.22

 

אמילי והפרופסור (כאן ב) - 24.3.22

 

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>