Cudowne dziecko robotyki

Grzegorz Piątek konstruktor dziwnych maszyn Fot. Elżbieta Borek

Technika i medycyna

- Komisja rekrutacyjna zaproponowała mi jednak, że gdybym chciał coś robić w kierunku robotyki, to dają mi taką możliwość. No i skorzystałem z niej. Właśnie obroniłem pracę dyplomową z dziedziny robotyki - mówi Grzesiek Piątek, chłopak z Krakowa, który z pasją zajmuje się konstruowaniem dziwnych robotów oraz maszyn, sterowanych w różny sposób. - Przygotowałem na obronę robota, którego zadaniem jest rehabilitowanie dziecka z porażeniem mózgowym. Ten akurat robot to praca dedykowana, wymyślona i skierowana do dwóch chłopców-bliźniaków, synów mojego kolegi. Ale oczywiście jest możliwość dostosowania robota do potrzeb każdego dziecka z porażeniem kończyn dolnych. Zabiegi rehabilitacyjne wykonuje z precyzją i powtarzalnością, niemożliwą do osiągnięcia dla człowieka.

Grzesiek jest cudownym dzieckiem robotyki. Już jako malec pragnął zrobić coś, co da się przywołać np. gwizdnięciem.

- Chciałem sobie zrobić zabaweczkę, która będzie robiła to, co jej każę. Pierwsze moje roboty, to były zabawki kroczące, bo jeżdżącego robota nie jest trudno zrobić i po co, jeśli można w sklepie kupić autko na pilota - śmieje się Grzegorz. - Pierwszy mój robocik miał 6 nóżek i poruszał się jak pajączek. Ale to było już w technikum.

Zainteresowanie młodego chłopaka robotami zaczęło się w podstawówce i dość banalnie - od modelarstwa. Najpierw był samolocik do sklejania, który dostał od ojca. Długo nie mógł się doprosić możliwości klejenia, bo tato bawił się sam. Gdy pozwolił mu sklejać prostsze modele, szybko się okazało, że to jest za proste. Poszli w kierunku modeli papierowych. To było trudniejsze, ale wkrótce mały Grześ doszedł do wniosku, że nie ma sensu kupować modeli, skoro może sam wszystko zwymiarować, narysować i wyciąć.

- No dobra, myślałem, mam model i co dalej? Pięknie sklejony ma stać na półce? Jakoś głupio. To przecież samolot, niechże lata - mówi Grzegorz. - Najpierw robiłem takie samoloty-rzutki, ale już myślałem o tym, żeby dały się sterować. Pierwszy stopień wtajemniczenia, to był zdalnie sterowany szybowiec. Potem przeszedłem do modeli zdalnie sterowanych akrobacyjnych, czyli silnik spalinowy, aparatura, lotnisko i bawimy się w powietrzu. Trzymała mnie kasa. Skąd młody chłopak miał brać pieniądze na swoje kosztowne hobby? Zapisałem się więc na zajęcia w modelarni. Tam zawsze było z czego robić model i czym go kleić.

Samoloty przeszły mu w miarę szybko. Tyle wysiłku, wydatków na elektronikę, zbierania części tylko po to, by potem taki wygłaskany i wycyzelowany model wzbił się w powietrze i... spadł. Wtedy trzeba było tylko przepatrzeć części i wybrać, co jeszcze może się nadać, a reszta do wora i na śmietnik!

Taki mody człowiek, jakim był wówczas Grzesiek, żeby zdobyć części do swoich elektronicznych gadżetów, rozbebeszał zabawki i nie tylko - także zepsute i niepotrzebne maszyny i urządzenia, sprawdzając, jak działają części i do czego można je wykorzystać.
- Moim zdaniem każdy robotyk, to śmieciarz. Sprzęt nigdy nie jest niepotrzebny, nawet jeśli nie działa. To kopalnia unikatowych części, które wykorzystuję zwykle z innym przeznaczeniem, niż pierwotne - powiada Grzegorz. - Zbieram nawet takie części, które mógłbym zmontować sam, ale szkoda mi na to czasu. Zbieram zgodnie z zasadą, że wszystko kiedyś się przyda.

Robotyka zaczęła go kręcić gdzieś na początku technikum. Wybrał technikum z elektrotechniką przemysłową, czyli elektroniką wysokich napięć.

- Na początku byłem przerażony. Koledzy mówili o robotach, jakby z nimi obcowali na co dzień. Że budują, że zdalnie sterowane! Powolutku zacząłem się interesować tym, o czym mówili. To była czarna magia. Czy mnie się uda cokolwiek skonstruować, co zasłuży na miano robota? - pytałem sam siebie. No i miałem kompleksy, bo oni, ci moi koledzy z klasy tacy byli obyci, obznajomieni z tematem robotów, a ja jak biedny krewny! Wymyśliłem, że muszę skonstruować coś, co odpowie na moje wezwanie. Gwizdnę, a na płytce zapali się lampka. Mógłbym wtedy wszystkich przekonywać, że jak do tej lampki dobuduję robota, to będzie jeździł - opowiada Grzesiek. - Zacząłem szukać informacji w tym kierunku. Jednak szybko doszedłem do wniosku, że to nie ma większego sensu. Jeśli umiem zrobić coś, co reaguje na mój sygnał, to zamiast udawać, że można zrobić na tej bazie robota, po prostu go skonstruuję.

Na pracę dyplomową w technikum wraz z kolegą przygotowali - pokazywaną potem na Festiwalu Nauki na AGH - sztuczną rękę. To była dwupalczasta ręka skonstruowana na wzór ludzkiej, od stawu barkowego po dłoń, z dodatkową funkcją, która pozwalała jej się wydłużać. Jej przeznaczeniem była praca w warunkach laboratoryjnych, szkodliwych, gdzie istnieje niebezpieczeństwo dla rąk ludzkich. Poruszana była z pulpitu sterowniczego.

- Ta ręka, zrobiona w sposób chałupniczy, działa do dnia dzisiejszego. Niestety, nikt nie zainteresował się wdrożeniem takiego pomysłu do produkcji - mówi Grzegorz. - Występuje więc w roli gwiazdy, na dniach otwartych mojego technikum.

Ta zabawka, jak mówi jej autor, nie była specjalnie droga. Śmieciarstwo uczy, czego i gdzie szukać oraz do czego mogą się przydać elementy, dotąd służące w innym celu. Ważne są też rozmowy z innymi śmieciarzami. Jeden np. zdradził mu, że taką część do robota, której nigdzie nie mógł znaleźć, powinien szukać... w maszynie do szycia. To jest fajne, mówi Grzesiek, taka zabawa, która pozwala uzdatnić coś, co dla każdego innego jest tylko niepotrzebnym balastem.

Pracą inżynierską było działko Gaussa.

- Chciałem udowodnić, że da się strzelać elementami metalowymi za pomocą impulsu magnetycznego. Skonstruowałem platformę gąsienicową z działkiem, która zdalnie sterowana rozwijała kabel i mocowała go na ścianie, wstrzeliwując gwoździe. Problem był z pojemnikiem na te gwoździe - tłumaczy Grzesiek. - Był za mały i trzeba go było często uzupełniać. Jednak chodziło o koncepcję. Była prawidłowa. Robot jeździł, wbijał gwoździe, rozwijał i instalował kabel. Gdyby go zmodyfikować, mógłby być bardzo przydatnym narzędziem!
Pracę magisterską obronił wczoraj. Tematem koncepcyjnym był projekt robota do rehabilitacji kończyn dolnych dzieci z porażeniem mózgowym. Ten robot był robiony pod konkretnego użytkownika. W tym wypadku użytkownikami są chłopcy-bliźniaki, kolegi z pracy Grześka (firma, zajmująca się technologiami informatycznymi), obaj urodzili się z porażeniem mózgowym, które uniemożliwia im chodzenie. Choć umysłowo są sprawni, sprawne mają także ręce, nie potrafią się poruszać. Podtrzymywani, potrafią powłóczyć nogami. Mają przykurcze mięśni, stopy stawiają na palcach, a nóżki często krzyżują.

- Pomysł narodził się w marcu ub. roku i od tamtej pory męczę się z tym robotem - śmieje się Grzesiek. - Najpierw pomierzyłem dzieci. Musiałem uwzględnić, że rosną. Ten robot rośnie razem z nimi. Tak naprawdę mógłby się nazywać egzoszkieletem albo mechaniczną ortezą. Jest zaprogramowany.

Grzegorz Piątek mówi, że koszty robota przerosły jego kalkulacje. Suma sumarum mechanizm kosztował trzykrotnie więcej, niż założył jego konstruktor.

- Nie szukałem sponsora, bo musiałbym się z nim podzielić projektem, przedstawić komplet obliczeń itd. Tego nie chciałem. Poza tym każde potknięcie na drodze konstrukcyjnej, a takie są nieuniknione, groziło zerwaniem tego hipotetycznego sponsorowania - powiada Grzesiek. - Pierwsza wersja robota była np. z aluminium, ale okazała się za ciężka. Elementy do robota robiłem sam: wynająłem warsztacik, kupiłem tokarkę, frezarkę, to było bardziej sensowne, niż zlecanie wykonania każdej z części, które potem średnio pasowały. Oczywiście nie wszystko mogłem zrobić samodzielnie i niektóre elementy musiałem zlecić. Robot powstał, działa, już był testowany na dzieciach.

Urządzenie wymusza odruch prawidłowego chodu. Po to, żeby spełniał swoją rolę, na samym początku Grzesiek odbył rozmowy z rodzicami i fizykoterapeutami, którzy pracują z dziećmi. Chodziło o to, by uzgodnić, co taki robot powinien mieć i jak musi się poruszać, żeby rehabilitacja była optymalna. A nawet lepsza, niż wykonywana ręcznie, przez rehabilitanta, który nigdy nie będzie poruszał chorymi nóżkami dzieci z taką precyzją, jak robi to maszyna.

- Zapisaliśmy w urządzeniu odruch ludzkiego kroku. Postawiłem na bieżni kolegę, przykleiłem mu znaczniki, sfilmowałem i otrzymałem ruch ludzki klatka po klatce. Znając kąty zapisałem je w odpowiednim języku w programie i teraz robot chodzi tak, jak mój kolega - Grzesiek pokazuje ramę, w której umieszcza się dziecko, a następnie pozwala robotowi poruszać jego chorymi nóżkami. - Nie jest wykluczone, że następny robot będzie chodził. Dla mnie szczytem oprogramowania byłoby skonstruowanie takiego robota, który pozwoli chłopcom samodzielnie wejść po schodach. Takie bioniczne gacie.

Skonstruowany przez Grześka robot zmusza nogi dzieci do prawidłowego ruchu, jednocześnie rozmasowując przykurcze w stopach i wymuszając prawidłowe ich ustawienie. Jednocześnie cała ta gimnastyka nóg odbywa się w pozycji pionowej, podczas gdy rehabilitant pracuje z dziećmi leżącymi. Konstrukcja robota uniemożliwia im też krzyżowanie nóg.
***

- To jest niezwykle utalentowany chłopak - powiada prof. Mariusz Giergiel, promotor Grzegorza Piątka. - Pracowity, konsekwentnie dążący do celu. To, co zrobił jako pracę dyplomową, wpisuje się w zainteresowania naszej katedry, ale zdecydowanie wykracza poza zakres pracy dyplomowej.

Prof. Giergiel mówi, że po bardzo udanej obronie pracy inżynierskiej Grześka, myśleli o egzoszkielecie na magisterium. Chodzi o rozwiązania militarne. Miało to być czymś w rodzaju pancerza, który wspomaga np. podnoszenie, zwielokrotniając siłę ramienia.

- Jednak wybrał robota, wspomagającego rehabilitację dzieci z porażeniem mózgowym, bo taki przypadek odkrył w swoim najbliższym otoczeniu - powiada prof. Giergiel. - Jestem z niego dumny! To urządzenie daleko wybiega poza oczekiwania, skierowane do studenta. Wierzę, że będą następne!

ELŻBIETA BOREK