זרועות התמנון

מתוך תכנית 121 - טכנולוגיה:

ועכשיו, בואו תסתכלו על הטכנולוגיה הטבעית, המתוחכמת הזאת: התמנון. יש לו יכולת תנועה ייחודית, משום שהיא לא מוגבלת – הזרועות שלו גמישות, ויכולות להתארך, להתקצר, להגיע לכל מקום, ולאחוז בחפצים בכל נקודה לאורך הזרוע. היד שלנו, האנושית, למשל, עשויה מפרקים, ויכולה לאחוז חפצים רק בקצה, בכף היד. שני חוקרים החליטו ללמוד את התנועה המתוחכמת הזאת של התמנון, משלב הפקודה במוח ועד שלב הביצוע בשרירים. המטרה הסופית היא לפתח רובוט שיהיו לו אינסוף אפשרויות תנועה, והוא יוכל לעקוף כל מכשול ולהגיע לכל מקום. תמר גלבוע וליאת מר צללו ללמוד את המחקר המרתק הזה.

במחקר נלמדת התנועה של זרוע התמנון, במטרה לבנות רובוט בעל זרועות גמישות. המחקר נעשה הן ברמה של הפעילות המוחית – כיצד היא מבקרת את התנועה המסובכת של שמונה הזרועות, והן ברמה של פעילות השרירים.

השאלות שנבדקות במסגרת המחקר: איך מבצעים תנועות מדויקות עם זרועות גמישות? איך מיוצרת התנועה? מה מיוחד במערכת השרירים והעצבים? ולבסוף - איך מיישמים את המידע לצורך בניית רובוט.

התנועה של הזרועות אינה מוגבלת, משום שהיא גמישה ואינה כוללת מפרקים. היתרון של רובוט כזה – אינסוף אפשרויות תנועה. בניגוד לרובוט מכני רגיל, שתנועתו מוגבלת בגלל המפרקים בזרועות. ועוד דוגמא – התמנון יכול לאחוז חפץ בכל נקודה לאורך הזרוע, ולא רק בכף היד (כמו אדם). רובוט גמיש יוכל לעקוף מכשולים, לחדור לכל מקום (למשל – לצורך חילוץ). אין הגבלה מכנית – פיזית על טווח התנועה.

התגלית החשובה היא כי לתמנון קיימת מערכת בקרת תנועה מקומית, הנמצאת בזרוע עצמה, והיא שאחראית על התנועה של הזרוע. בנוסף קיים מוח גבוה יותר, "ראשי" הנותן הנחיות ל"מוח הזרוע" המקומי, ואחראי על סינכרון פעילות של מספר זרועות.

צורת פעילות השריר של התמנון שונה מזו של אדם. אצל בני אדם, התארכות של שריר מתרחשת בצורה פסיבית, כאשר השריר שמולו מתכווץ. פעולת התארכות השריר אינה מפעילה כח. בתמנון, לעומת זאת, שרירי האורך והרוחב משולבים זה בזה. כאשר שרירי הרוחב מתכווצים, הם נעשים עבים יותר. בתגובה נוצר לחץ על שרירי האורך, והם מתארכים. זאת משום שנפח היד צריך להשאר קבוע. התוצאה הסופית היא התארכות של היד. ניתן לקצר את הזרוע – בצורה הפוכה. כלומר יש פלסטיות של היד – היא יכולה להתארך ולהתקצר, מה שכמובן לא קיים בבני אדם.

במקרים אחרים, למשל בהושטת מזון לפה, זרוע התמנון מתפקדת בצורה דומה ליד אנושית, כלומר כאילו היא עשויה משני חלקים המחוברים במפרק.

הרעיון הוא לצלם את מגוון התנועות, לבנות מודל תלת מימדי של התנועה, ולנסות למצוא חוקיות ותבניות תנועה קבועות, שניתן לבטא באמצעות מודל מתמטי. הדבר נעשה כבר לגבי פעולה של הושטת יד, והסתבר כי קיימת חוקיות שאינה תלויה במוח, אלא תנועה עצמאית וקבועה של הזרוע.