עגלת קניות אוטונומית, סד רפואי מודפס, ארון מונגש לכסא גלגלים - לא מדע בדיוני

הסטודנטים והסטודנטיות של שנה ד' בבית הספר להנדסה מכנית של הפקולטה להנדסה הציגו בשבוע שעבר את פרויקטי הגמר עליהם עבדו לאורך השנה. השנה הפרויקטים הוצגו בבניין ברודקום החדש של הפקולטה להנדסה.

קבלו את ששת פרויקטים שהכי תפסו לנו את העין. את שאר הפרויקטים ניתן לראות באתר הפרויקטים של הפקולטה להנדסה בקטגורית תערוכות ופרסים.

העגלה הרובוטית שתעשה בשבילכם קניות בסופר  -ShopiPal

ההמצאה של: עומר כהן, ערן פיינגולד, איתי פלג ונימרוד קרטיס, סטודנטים להנדסה מכנית

מנחים: איציק מימוני("זיו-אב"), חיים כץ.

תחום האוטומציה בסופרים הינו תחום מתפתח וצובר תאוצה. חברות קמעונאות גדולות משקיעות משאבים רבים בפיתוח מחסנים אוטומטיים לחלוטין לצורך אספקת משלוחים בצורה יעילה, מהירה וזולה. אבל בסופרמרקטים בינוניים-גדולים התהליך הזה נעשה עדיין באופן ידני בלבד, מה שמקשה על מתן מענה מספק לצורך במשלוחי מצרכים יעילים ומהירים ללקוחות.

הפרויקט של עומר, ערן, איתי ונמרוד מספק פתרון טכנולוגי לבעיות הקיימות בתהליך ליקוט המוצרים. הארבעה פיתחו ויצרו אב-טיפוס אוטונומי, נייד ובטיחותי, בעל אינטגרציה פשוטה במרחב הסופר.

"תכננו רובוט נייד בעל יכולות מיפוי של מרחב העבודה באמצעות חיישנים אולטראסוניים וחיישן LIDAR, עם יכולות התמצאות וניווט במרחב ממופה מראש תוך זיהוי והימנעות ממכשולים. בחרנו מערכת הנעה דיפרנציאלית, שמבוקרת בחוג סגור עם הטמעה של רעשי קריאת האינקודרים המוצבים על המנועים. בעזרת שילוב המערכות הרובוט מסוגל לנווט במרחב הסופר על פי דרישת המשתמש", הם מסבירים.

לדבריהם, האתגר המרכזי בפרויקט היה מורכבות הבעיה והעובדה שהוא עוסק במערכת מולטידיספלינארית, אשר משלבת מספר תחומים של הנדסה. "כל אלה משכו אותנו לבחור בפרויקט זה. המטרה בסוף הפיתוח היא שהעגלה תוכל גם לעקוב אחרי הקונה לרכב שלו", מסכמים הסטודנטים.

^{מימין לשמאל: ערן פיינגולד, עומר כהן, נימרוד קרטיס ואיתי פלג}

שרטוט המערכת במחשב                                                תמונת מכ"ם LIDAR ראייה ממוחשבת

ארון נגיש לכיסא גלגלים

ההמצאה של: ארקדי אקסלרוד, פלורה בלאיש אברמוביץ, בנימין קטורזה, סטודנטים להנדסה מכנית

מנחה: ד"ר מרדכי ארנסון

משתמשות ומשתמשי כיסא גלגלים מתמודדים מדי יום עם בעיית הנגישות, מחוץ לבית ובתוכו. לאנשים היושבים בכיסא גלגלים אין פתרון אחסון נגיש ויעיל שמנצל היטב את מרחב ביתם. לרוב, הם אינם יכולים להגיע למקומות גבוהים או רחוקים מהישג יד. "אנחנו רצינו למצוא פתרון הנדסי לבעיה זו. לכן החלטנו לתכנן ארון שמנגיש מגירות לגובה שמתאים למשתמש.ת בכיסא גלגלים בלחיצת כפתור", אומרים יוצרי הפרויקט.

המערכת עובדת בשני צירים: ציר אופקי וציר אנכי. היא כוללת מסגרת נשלפת שנעה בצורה אופקית, וזרועות שליפה שנעות על גבי מסילות אנכיות. על מנת לשלוף מגירה המשתמש לוחץ על כפתור, זרועות השליפה מתחברות לתחתית המגירה הנבחרת, שולפות אותה מחוץ לארון ומנגישות אותה לגובה נגיש שמוגדר מראש על ידי המשתמש. אחד היתרונות הגדולים הוא גודל המנגנון הקומפקטי, שקרוב מאוד לגודלו של ארון סטנדרטי. בנוסף, ניתן להשתמש בארון גם בצורה ידנית. במסגרת הפרויקט, תחת הנחייתו המדהימה של מרדכי, בנה הצוות אב-טיפוס מוקטן שמדגים את היתכנות המוצר.

"היה לנו חשוב לנצל את ההזדמנות ולבחור בפרויקט גמר בעל ערך מוסף. כאשר בנימין יזם את הרעיון, ישר התחברנו אליו. במהלך הפרויקט היינו בקשר הדוק עם עמותת מילבת ושוחחנו עם מטופלים בכיסא גלגלים בבית החולים שיב"א, על מנת להבין את הבעיה מקרוב. הפרויקט לימד אותנו רבות, גם בפן המקצועי וגם בפן הבינאישי. מעבר לכך, שמחנו להשתמש בידע שרכשנו על מנת לנסות לשפר את חיי הזולת", מסכמת הקבוצה.

^{מימין לשמאל: בנימין קטורזה, פלורה בלאיש אברמוביץ, ארקדי אקסלרוד ורכז הפרויקטים דני ברקו}

מודפס בתלת ממד: הסד הרפואי הראשון שמותאם לסביבה רטובה ולרגל יחפה

ההמצאה של: דוניה ויטנברג (הנדסה מכנית), שיר פרוינדליך (הנדסה מכנית), עדינה יעקובוב (הנדסה ביו-רפואית)

מנחה: הנרי הראל

מגבלת ה'Drop foot' (בעברית: 'רגל שמוטה'), נגרמת כתוצאה מפגיעה בשרירים המעורבים בתנועת הפלקס של כף הרגל, מה שמשפיע באופן ישיר על תבנית ההליכה ומגדיל את הסיכויים לנפילה. כיום, הפתרון לבעיה הוא סד שדורש נעילת נעל סגורה ואינו מותאם לסביבה רטובה ולרגל יחפה. כמו כן, זמן הנעילה ארוך ביחס לנעילת נעל ללא הסד. זו הסיבה לכך שרוב המטופלות והמטופלים מעדיפים להסתכן ולא לנעול את הסד למרחקים קצרים (למשל, להליכה לשירותים בשעות הלילה).

המטרה של צוות הפרויקט הייתה לפתח סד מותאם אישית עבור מטופלת בת 70, עצמאית ופעילה, שיקל עליה ויעניק לה פיתרון קל ונוח לשימוש. "כמו כל פיתוח, הדרך הייתה ארוכה, ועברה בכל התחנותף: תכן, אנליזה, פיתוח, מדידה ומשוב, שיפורים וחוזר חלילה, כשבכל סבב ראינו את הפידבקים מצד הלקוחה כהזדמנות לשיפור. לבסוף, הצלחנו לפתח סד העונה על דרישות המטופלת (סביבה רטובה, נעילה מהירה וכו'), בתהליך ייצור חדשני של הדפסה תל ממדית (3D printing), שמוזיל משמעותית את עלויות הייצור. הוכחנו את יעילותו בעזרת פיתוח אלגוריתם שמשתמש בכלים לעיבוד תמונה. באמצעות האלגוריתם ביצענו השוואה של פרמטרים שונים בין הסד שלנו לסד ה-‘Turbomed’. המטופלת צולמה בזמן הליכתה עם כל אחד מהסדים והסרטונים נותחו ב- Python בשיטת Object Detection", מסבירות חברות הפרויקט.

^{מימין לשמאל: הנרי הראל, דוניה ויטנברג, עדינה יעקובוב ושיר פרוינדליך} 

הארכת גפיים אוטומטית

ההמצאה של: שני חכם , שירה כהנא וניר אגרנוב , סטודנטים להנדסה מכנית

מנחה: רוני שפיר

"בזמן החיפושים אחר פרויקט גמר חיפשנו בעיה שתוכל לסייע ולהקל על אנשים בעתיד. רצינו פרויקט עם משמעות עבור המשתמש ותחום ההנדסה הרפואית קרץ לנו מאוד", מסבירים ניר, שיר ושירה. "כיום, ניתן לבצע ניתוח הארכת גפיים, שהוא תהליך סיזיפי וכואב מאוד. מטרתנו העיקרית הייתה להקל, ולו במעט, על הסבל שחווה המטופל שעליו מושתלת המערכת".

על מנת לעשות זאת תכנן הצוות מערכת המונעת אוטומטית ומותאמת אישית לכל מטופל, כך שלא יתאפשר מצב שבו מופעל עומס רב מידי על הגפה ונוצר נזק לעצבים והשרירים.

"העבודה על הפרויקט הייתה מאתגרת, הן בפן הרפואי והבנת הצורך של המוצר והן בפן ההנדסי והחומרתי של המערכת. הכל נעשה בליווי רופאים מבית חולים העמק שאהבו את הפרויקט, והוא עורר בנו זיקה רבה לתחום הרפואי הנדסי", הם מסכמים.

^{מימין לשמאל: שירה כהנא, ד"ר דן דבי, ד"ר אסף אפשטיין, רוני שפיר, שני חכם וניר אגרנוב}

איזה חום: מתוצר לוואי לחשמל יקר

ההמצאה של: שחר יהב, טל לומברוזו, גלעד שזיפי ויונתן לוי סטודנטים לתואר כפול בהנדסת מכונות וממדעי כדוה"א בדגש לימודי סביבה

מנחה: ד"ר דניאל פורטנוי

הפרויקט של שחר, טל, גלעד ויונתן, VoltTeg, רותם את החום הנפלט מארובות במפעלי תעשייה רבים (שנקרא גם חום שיורי), לטובת הפקת חשמל.

שינויי האקלים שמורגשים כבר היום מגבירים את הדרישה וההכרח לאיתור מקורות אנרגיה מתחדשת, חסכונית, זולה ופשוטה לייצור. בנוסף, נכון להיום במדינות מתפתחות רבות ישנם משקי בית שאינם מחוברים לרשת החשמל או אספקת החשמל סדירה ויציבה. מקור אנרגיה זמין ולא מנוצל הקיים בסביבתנו הוא חום שיורי, שנפלט כתוצר לוואי בתעשייה, ממנועי בעירה של רכבים ואף מגוף האדם. "על ידי שימוש ברכיבים תרמו-אלקטריים ראינו שניתן לנצל את הפרש הטמפרטורות בין מקור החום לסביבה לטובת הפקת חשמל באופן בלתי תלוי ועצמאי, שמסוגל לייעל תהליכים תרמודינמיים ואף להקנות מקור חשמל זמין בעתות משבר או באזורים כפריים ומבודדים", מסבירים חברי הצוות.

"המתקן שלנו מודולרי ובעיקר פשוט ליישום, מעין Plug and Play. הוא כמעט ולא מורגש ואינו מפריע לתפקוד השוטף של המפעל. רתמנו לטובתנו את הידע המחקרי בתחום של מעבר חום וזרימה ושל הנדסת חומרים, וכיוונו להשגת אופטימיזציה לטובת מקסום הנצילות של המתקן כך שיהיה אלגנטי וכדאי ברמה הכלכלית", הם אומרים ומסכמים: "השיעור החשוב ביותר שלמדנו משלב החשיבה המקדימה ועד הביצוע הוא על ערכם של עבודת צוות, פתיחות וחשיבה ביקורתית תוך גילוי עצמאות רבה ואינטרדיסציפלינריות, שעל כולם ניצחו וחנכו ד"ר דניאל פורטנוי, דני ברקו וג'ורדן פאר שליוו אותנו לאורך הדרך".

^{שחר יהב, טל לומברוזו, גלעד שזיפי, יונתן לוי וד"ר דניאל פורטנוי}

טובים השניים: ההמצאה שמאפשרת להטיל מטענים מרחפן אחד בזמנים שונים

משתתפים: צוות מכאניקה וזרימה - ניב נפתלי, יובל קלי וספיר ארגוני, צוות בקרה - יעל קורץ ויובל בלאט, סטודנטים מהנדסה מכנית

מנחים: מוטי אדר , דני ברקו

בשנים האחרונות תחום הרחפנים בעולם נמצא בנסיקה מתמדת, יחד עם חידושים רבים בנושא. אף על פי שכבר קיימים אי אלו פתרונות לנשיאה ולהעברה של מטענים באמצעות רחפן, לא קיים עדיין פתרון שבאמצעותו ניתן להטיל מרחפן אחד שני מטענים בזמנים שונים. "בפרויקט הנוכחי שלנו פיתחנו יחידת הטלת מטענים מרחפן, שכוללת שני מטענים מסודרים בתצורת מחסנית ומערכת בקרה בזמן אמת", מסבירים חברי הצוות.

^{ניסוי טיסה ראשון ומרגש}

צוות מכניקה וזרימה היה אחראי על בניית יחידת שחרור המטענים, ביצוע אנליזות, הכנת הרחפן והכנת יחידת שחרור המטענים לתנאי טיסה. בנוסף, ביצע הצוות ניסוי פונקציונאלי וניסוי מנהרת-רוח, והיה אחראי ליישם את הלקחים שנלמדו אחרי כל ניסוי על התכן הקיים.

צוות בקרה היה אחראי על השליטה מרחוק של הטלת המטענים, על יצירת מערכת בקרה הנותנת אינדיקציה על מצב המטען (הוטל/ לא הוטל), ועל זמן נפילת המטען. מערכת הבקרה כללה GUI ייעודי במחשב שקולט את הנתונים הנ"ל יחד עם נתוני טיסת הרחפן בזמן אמת.

הפרויקט הסתיים עם ניסוי טיסה מוצלח, שבו שני הצוותים הצליחו לממש את המטרות שהציבו לעצמם בתחילת העבודה על הפרויקט.

^{יעל קורץ, יובל בלאט, ניב נפתלי, יובל קלי, ספיר ארגוני, דני ברקו ומוטי אדר}