روبات دانشجویان مشهدی برای بازتوانی مغز بیماران
محققان دانشگاه خیام مشهد با شبیه‌سازی حرکت پای قورباغه، روباتی برای بازتوانی مغز بیماران دچار سکته، پارکینسون و اوتیسم عرضه کردند.
دکتر کلانی از آن استاد‌هایی نیست که به‌محض ورود به کلاس، گچ را بردارد و پای تخته شروع به نوشتن کند. دانشجویانش هم از آن دانشجویانی نیستند که از اول تا آخر کلاس را صرف نوشتن جزوه کنند.
او استادی خاص است؛ به همین خاطر به محض ورود به دانشگاه خیام توانست با شیوه تدریس متفاوتش، دانشجویان زیادی را مجذوب درس کند، اما این نوشتار درباره دکتر کلانی نیست که سرگذشت دانشجویانی است که جذب حرف‌های استاد شدند و تصمیم گرفتند کاری بزرگ انجام دهند؛ تصمیمی که ۶ ماه بعد به تولید این خبر منجر شد: «محققان دانشگاه خیام مشهد با شبیه‌سازی حرکت پای قورباغه، روباتی برای بازتوانی مغز بیماران دچار سکته، پارکینسون و اوتیسم عرضه کردند که با افزایش تمرکز از طریق بازی، راهکاری را برای تسریع روند بهبودی آن‌ها ارائه می‌دهد.»
کسب مقام دوم بین‌المللی و مقام اول کشوری
انتشار خبر «ساخت روبات بازتوانی مغز مبتلایان پارکینسون و سکته» در خبرگزاری‌های متعدد داخلی، بهانه‌ای شد تا سراغ دانشجویان دانشگاه خیام را بگیریم.
مسعود غلامزادگان، عرفان امام‌جمعه، سینا اصفهانی، امیررضا اشرفی، مریم درپر، غزاله مشیری، محمد کاردان، امین ابراهیمی و مریم عربشاهی، ۹ دانشجوی دانشگاه خیام هستند که به سرپرستی دکتر کلانی، دو روبات «فیزیوتراپ» و «لابستر» را اختراع و مقام دوم مسابقات بین‌المللی روبوکاپ آزاد ایران و مقام اول مسابقات کشوری خیام نیشابور را از آن خود کردند.
جرقه اختراع از یک جستجوی ساده اینترنتی
مسعود غلامزادگان جرقه شروع گروه را به یک جستجوی ساده اینترنتی گره می‌زند و می‌گوید: «یک روز که من و چند تن از همکلاسی‌هایم مشغول سرچ در اینترنت بودیم، عکس و عملکرد چند روبات، توجهمان را جلب کرد. همان‌جا تصمیم به ساخت یک روبات گرفتیم، اما این تصمیم تا زمانی که دکتر کلانی به دانشگاه ما نیامده بود، عملی نشد.
ما نیاز به یک استاد راهنما داشتیم و این نیاز با آمدن ایشان برآورده شد. شیوه تدریس متفاوت دکتر کلانی باعث شده بود خیلی زود آوازه‌شان در دانشگاه بپیچد. همین امر بود که ما را به یاد نیاز سابقمان انداخت و سبب شد سراغشان را بگیریم. طرحمان را با ایشان درمیان گذاشتیم و واکنش مثبتی دریافت کردیم.
ازآنجایی‌که دکتر کلانی هم سررشته‌ای در روباتیک داشتند، با ما همراه شدند. ایشان با اشاره به نقصان‌های متعدد در علم فیزیوتراپی، طرح ما را تکمیل کردند و پیشنهاد ساخت دستگاه فیزیوتراپی را دادند که بتواند مغز را تقویت کند.
گرچه هسته اولیه گروه را بچه‌های مکانیک تشکیل می‌دادند، برای انجام کار به کمک سایر رشته‌ها هم نیاز داشتیم. برق و کامپیوتر، رشته‌های پیش‌بینی‌شده ما بود، اما خوشبختانه بچه‌های کامپیوتر به‌قدری توانمند ظاهر شدند و تمام کار‌ها را سامان دادند که دیگر نیازی به استفاده از بچه‌های برق نبود.»
۶ ماه کار مداوم روی ۲ روبات
غزاله مشیری از ۶ ماه کار مداوم بر روی دو روبات می‌گوید: «پس از تکمیل تیم، تصمیم گرفتیم هم‌زمان بر روی دو روبات کار کنیم؛ یکی روبات فیزیوتراپ و دیگری لابستر، بنابراین طرح را آماده و بر اساس آن چارتی تنظیم و اهدافمان را مشخص کردیم.
اینکه قرار است در کدام مسابقات شرکت کنیم، اهدافمان چیست و...؛ با توجه به اینکه هم‌زمان روی دو روبات کار می‌کردیم، نمی‌توانم دقیق بگویم ساخت هر روبات چقدر زمان برد، اما حدودا می‌توان گفت ۳ ماه ایده‌پردازی و طراحی بازی، زمان برد و ۳ ماه هم ساخت فیزیکی.»
حمایت مادی و معنوی دانشگاه
تشکیل شورای روباتیک برای حل مشکلات دانشجویان مخترع، از جمله حمایت‌های دانشگاه خیام بوده که عرفان امام‌جمعه درباره آن می‌گوید: «دانشگاه هم از لحاظ مالی از ما حمایت کرد و هم از لحاظ معنوی، حتی بعد از اختراع‌های ما شورایی با عنوان روباتیک در دانشگاه ایجاد کردند تا به‌صورت مستقیم به مشکلاتمان رسیدگی کند. از لحاظ مالی هم هزینه ایاب‌وذهاب، ثبت‌نام، غرفه‌آرایی، پوستر و بنر مسابقات و بخش‌هایی از هزینه ساخت را متقبل شدند.»
روبات یک‌میلیونی، ۳۵ میلیونی‌ها را شکست داد
تقبل نیمی از هزینه ساخت روبات برای دانشجویانی که کار و درآمدی نداشتند، کمی سخت بود؛ به‌همین دلیل آن‌ها صرفه‌جویی را اساس کار خود قرار داده و سعی کردند با کمترین هزینه، بهترین روبات را بسازند.
غزاله مشیری می‌گوید: «ما در استفاده از وسایل، کم نگذاشتیم و هرجا لازم بود، بهترین‌ها را خریدیم، اما بچه‌ها با خلاقیت و توانمندی، بسیاری از وسایل را خودشان ساختند و به این ترتیب در هزینه‌ها صرفه‌جویی خوبی کردیم و هزینه روبات ما به یک‌میلیون هم نرسید. ما با همین روبات توانستیم با بسیاری از روبات‌های ۳۵ میلیونی و بیشتر رقابت کنیم و مقام دوم مسابقات بین‌المللی را به‌دست آوریم.»
ثبت اختراع و تولید انبوه
در حال حاضر روبات فیزیوتراپ، آخرین مراحل ثبت اختراع را طی می‌کند و پس از آن در انتظار حمایت مالی برای تولید انبوه است. مسعود غلامزادگان می‌گوید: «ما ایده‌های زیادی برای تولید انبوه روبات فیزیوتراپ داریم؛ ایده‌هایی که می‌تواند نیاز کل کشور را تأمین و از لحاظ پزشکی به بیماران زیادی کمک کند، اما برای اجرای این ایده‌ها نیاز به حمایت مالی داریم.
بچه‌ها با خلاقیت و توانمندی، بسیاری از وسایل را خودشان ساختند و به این ترتیب در هزینه‌ها صرفه‌جویی خوبی کردیم
روبات ساخته‌شده فعلی نمونه آزمایشگاهی است و برای ورود به عرصه صنعت، نیاز به کار بیشتری دارد. در مسابقات، پیشنهاد‌های زیادی به ما داده شد، اما اینکه کدام‌یک عملی می‌شود، باید منتظر ماند.»
روبات فیزیوتراپ، مشابه خارجی دارد
غزاله مشیری درباره تفاوت‌ها و تشابه‌های روبات ساخته دست دانشجویان دانشگاه خیام با نمونه خارجی می‌گوید: «ما از نمونه خارجی کمک گرفته و آن را با امکانات خودمان تکمیل کردیم. عملکرد روبات ما مشابه خارجی است، اما در برخی زمینه‌ها تفاوت دارد؛ به‌عنوان مثال استفاده از مکانیسم پای قورباغه، نوآوری دانشجویان خیام است. بازی‌های ما هم با نمونه خارجی فرق دارد و دانشجویان خودمان طراحی کرده‌اند.»
عرفان امام‌جمعه در تکمیل صحبت‌های هم‌گروهی‌اش می‌گوید: «شاید روباتی که ما ساختیم، کار نو و جدیدی نباشد، اما به عقیده من در عصر حاضر بهینه کردن و صرفه‌جویی در وقت و هزینه، از اختراع مهم‌تر است. ما با ساخت روبات‌های فیزیوتراپ و لابستر توانستیم این روبات‌ها را در ایران بهینه کنیم و برای استفاده بیشتر در اختیار هم‌وطنانمان قرار دهیم.»
فواید و مضرات کار گروهی
گذشت و همدلی، راز موفقیت گروه نُه نفره‌ای بوده که مسعود غلامزادگان درباره آن می‌گوید: «ازآنجاکه بیشتر ما از ترم اول دانشگاه با هم همکلاسی و دوست بودیم، همدلی و رفاقت حرف اول را در گروه می‌زد. دوستانی هم که بعد اضافه شدند، خیلی زود با گروه صمیمی شدند.
درکل اختلاف زیادی نداشتیم. در موارد محدود هم که اختلافی پیش می‌آمد، به جای دعوا، هرکس دلایلش را می‌گفت
گروهمان همدل بود و هرکس نمی‌آمد، به صورت خودکار و بدون اینکه کسی بگوید، دیگری کارش را انجام می‌داد. درکل اختلاف زیادی نداشتیم. در موارد محدود هم که اختلافی پیش می‌آمد، به جای دعوا، هرکس دلایلش را می‌گفت، روی تخته می‌نوشتیم و بعد قضاوت علمی می‌کردیم.»
غزاله مشیری که جزو آخرین افراد اضافه‌شده به گروه بوده، می‌گوید: «گروه برای همراهی خانم مریم درپر نیاز به یک خانم در رشته مکانیک داشت و در آن زمان من با اینکه کار انفرادی را بیشتر ترجیح می‌دادم، به گروه پیوستم.
گرچه مشکلاتی وجود داشت، با گذشت و تعامل خیلی زود حل می‌شد. اگر در گروه گذشت نکنید، کار پیش نمی‌رود. ژاپنی‌ها یک مثل دارند که می‌گویند یک ایرانی به اندازه ۱۰ ژاپنی کار می‌کند، اما ده تا ایرانی به اندازه یک ژاپنی هم کار نمی‌کنند!
یعنی کار گروهی ایرانی‌ها خیلی ضعیف است. من به همه کسانی که دوست دارند کار گروهی انجام دهند، پیشنهاد می‌کنم که مدیریت را درست انتخاب کنند و طبق هدف پیش بروند و از اهدافشان تخطی نکنند، تمام برنامه‌ها را بنویسند و قرار‌ها را بگذارند تا وقفه‌ای پیش نیاید؛ چراکه زمان‌بندی، برای رسیدن به هدف خیلی اهمیت دارد.»
برنامه‌های آینده
در حال حاضر کسانی که از ویلچر استفاده می‌کنند، برای عبور از برخی موانع خیابانی و پله‌های ساختمان‌های بدون آسانسور، نیازمند کمک دیگران هستند و به‌تن‌هایی نمی‌توانند کارهایشان را انجام دهند. گروه ما برای این افراد، ایده‌های زیادی دارد که در آن ویلچر قادر به گام برداشتن است؛ البته این هنوز یک ایده خام است و اجرایی نشده.
خاطره
ما کل ۱۳ روز عید را در فضای پارکینگی کار می‌کردیم. هیچ‌جا عیددیدنی نرفتیم و حتی خانواده‌هایمان را هم درست‌وحسابی ندیدیم. روز ۱۳ فروردین که به روز طبیعت مشهور است، هم همان‌جا کار می‌کردیم.
سخن آخر
از دانشگاه خیام به‌خاطر حمایت و فراهم کردن مکان و تجهیزات و بحث مالی تشکر می‌کنیم. تشکیل شورای روباتیک دلگرمی خوبی برای ما بود و باعث شد بدانیم برای مشکلاتمان باید به کجا مراجعه کنیم. از گروه مکانیک دانشگاه و مدیرگروه هم تشکر می‌کنیم. بیشترین تشکر را هم باید از خانواده‌هایمان بکنیم؛ چراکه ۶ ماه، ما را ندیدند. تا ساعت ۶ دانشگاه بودیم و بعد هم مستقیم می‌رفتیم سروقت روبات، تا ۱۰ شب کار می‌کردیم و بعد خسته می‌آمدیم خانه، می‌خوابیدیم و صبح دوباره می‌رفتیم دانشگاه.
گپ و گفتی با بچه‌ها
آیا همه افراد گروه، شاگرد زرنگ هستند؟
جمعمان کامل است؛ بعضی‌ها از لحاظ درسی و کسب نمرات واقعا زرنگند، اما برخی دیگر با اینکه نمرات خوبی نمی‌گیرند، هوش خوبی دارند. به‌طورکل متوسط گروه، نمره پذیرفته‌شده‌ای کسب می‌کند.
در دوران مدرسه چطور؟
غزاله مشیری: من کار تحقیقاتی را دوست داشتم و خیلی درس نمی‌خواندم؛ به‌عنوان مثال در سالی که همه بچه‌ها فکروذکرشان کنکور بود، من وقتم را صرف شرکت در جشنواره خوارزمی کردم و با اینکه مقام پنجم جشنواره را به‌دست آوردم، نتوانستم رتبه خوبی در کنکور کسب کنم. ازآنجایی‌که من با ریاضیات مشکل داشتم، وسیله کمک‌آموزشی ریاضی درست کردم، اما در جشنواره خوارزمی خیلی به وسایل کمک‌آموزشی اهمیت نمی‌دهند و کمترین رتبه را به آن اختصاص می‌دهند.
آیا در بچگی فکر می‌کردید روزی مخترع شوید؟
عرفان امام‌جمعه: هنوز هم فکر نمی‌کنیم که روزی مخترع شویم. من از دوران دبیرستان، فعالیت‌های خارج از برنامه درسی‌ام را زیاد کردم و از همان زمان با خودم فکر می‌کردم شاید یک روزی چیزی بشوم، اما مخترع نه!
درباره روبات لابستر
روبات لابستر الهام‌گرفته از طبیعت است و ویژگی بارز آن به حرکت درآوردن تعداد زیادی مفصل به وسیله یک موتور است. هرمفصل برای راه رفتن نیاز به یک محرک دارد، ولی در روبات لابستر مکانیسمی طراحی شده است که می‌تواند با یک موتور تعداد زیادی مفصل را حرکت دهد.
روبات لابستر در مسیر‌های صعب‌العبور و نقاطی که ماشین قادر به حرکت نیست، فعالیت می‌کند و کاربرد‌های مختلفی در زمینه امدادگری، ارتش، نیروگاه‌ها، کشاورزی و آبیاری دارد. قطعات این روبات به‌راحتی باز و بسته می‌شود و این ویژگی، قابلیت حمل‌ونقل خوبی به آن داده است.
این روبات هم نمونه خارجی دارد و دانشجویان دانشگاه خیام آن را بومی‌سازی کرده‌اند. استفاده از صفحات خورشیدی برای تأمین برق محرک‌ها و استفاده از صدا از جمله ویژگی‌هایی است که دانشجویان دانشگاه خیام با توجه به نمونه خارجی به آن افزوده‌اند.
در نمونه‌های دیگر روبات‌های راه رونده برای هرمفصل یک موتور می‌گذارند، ولی لابستر با یک موتور تمام مفصل‌ها را به حرکت درمی‌آورد و می‌تواند مستقیم حرکت کند، اما برای چرخش روبات به طرفین از دو موتور استفاده شده است. قابلیت استتار و حمل اسلحه، این روبات را برای کاربری جنگی مناسب کرده است.
درباره روبات فیزیوتراپ
تمام حرکات بدن که به طور ارادی صورت می‌گیرد، تحت تسلط مغز قرار دارد و زمانی که جسمی با دست برداشته می‌شود، بر روی اعصاب مغز تأثیر می‌گذارد. روبات فیزیوتراپ دانشجویان دانشگاه خیام بر اساس همین ویژگی طراحی شده است و بر خلاف سایر فیزیوتراپی‌ها که سعی در ترمیم عضلات دارند، این روبات اعصاب مغز را ترمیم می‌کند.
در روبات فیزیوتراپ با استفاده از بازی‌ها عمل فیزیوتراپی انجام می‌شود، بدین صورت که بیمار با کمک روبات، اقدام به انجام بازی می‌کند و در همان حال با ارائه نموداری، برای بیمار پرونده تشکیل شده و روند بهبود او بررسی می‌شود.
روبات از یک بازو و یک صفحه نمایشگر تشکیل می‌شود. با قرار گرفتن دست بیمار بر روی بازوی روبات، نشانگر موس بر روی صفحه بازی فعال شده و شروع به حرکت می‌کند.
با مشغول شدن بیمار به بازی، روبات با ایجاد موانعی، او را وادار می‌کند تا از این موانع عبور کند و به‌طور هم‌زمان میزان پیشرفت بیمار ارزیابی می‌شود. زمانی که بازی به پایان می‌رسد، نتایج به‌صورت نمودار عرضه می‌شود که نشان‌دهنده میزان بهبود بیمار است. در حال حاضر تست‌های این روبات در دانشگاه خیام مشهد انجام شده و دانشگاه علوم‌پزشکی مشهد، آن‌ها را تایید کرده است.
در این روبات با استفاده از مکانیسم چندمیله ای، بازویی طراحی شده که همه حرکات دست را پوشش می‌دهد. این مکانیسم با شبیه‌سازی پای قورباغه که نزدیک‌ترین شبیه‌ساز به دست انسان است، انجام شده.
روبات از دو موتور تشکیل شده؛ اوایل دوره درمان، بازوی روبات نقش کمکی دارد و به بیمار کمک می‌کند تا از موانع عبور کند، اما با افزایش توانمندی بیمار، فرد آمادگی این را دارد که خودش بازی را به‌تن‌هایی انجام دهد.
در این زمان موتور دوم فعال می‌شود و زمانی که بیمار در راستای صحیح در حرکت است، روبات برای وی موانعی را ایجاد می‌کند تا تمرکز بیمار در حین فیزیوتراپی افزایش یابد. زمانی که مغز در حالت تمرکز و توجه باشد، در حال آموزش است و در روند فیزیوتراپی هرچه این حالت بیشتر تکرار شود، تمرکز بیمار افزایش و شخص سریع‌تر بهبود می‌یابد.
* این گزارش پنج شنبه، ۱۶ مهر ۹۵ در شماره ۱۱۸ شهرآرامحله منطقه ۱۲ چاپ شده است.
لینک کوتاه
روایات مشابه
ارسال نظر
تفاوت تشک‌ها از نگاه حلاج قدیمی خيابان عبادي 
داستان مشهد قدیم 