Φτιάχνοντας ένα ρομπότ – αιχμής στο σαλόνι… Η καταπληκτική εμπειρία της οικογένειας Τσατραφίλη

Η Ειρήνη, σε μια πρώτη χειραψία με τον υπό κατασκευή Leo.
Ο Άγγελος παρακολουθεί την… εκτύπωση ενός κομματιού.

Τον Leo, το νέο μέλος της οικογένειας Τσατραφίλη, δεν τον έφερε ο πελαργός, αλλά ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής. Αν περιγράφαμε τον χαριτωμένο Leo απλώς σαν ένα “λειτουργικό ρομποτικό ανθρωποειδές, ανοικτού κώδικα”, θα αδικούσαμε την ύπαρξή του, γιατί θα βάζαμε στην άκρη την αγάπη με την οποία τον φτιάχνουν ο πατέρας Δημήτρης και τα παιδιά της οικογένειας, Άγγελος και Ειρήνη. Μπορεί να εκτελέσει όλες τις κινήσεις που κάνει ένας άνθρωπος, αλλά και να βλέπει, να μιλάει, ακόμα και να τραγουδήσει μπορεί! Πιο κάτω, λοιπόν, το “Χαϊδάρι Σήμερα” θα σάς συστήσει τον Leo, το μοναδικό τεχνολογικό επίτευγμα που γεννιέται σε ένα σπίτι στη Γρηγορούσα, με διεθνή συνεργασία. Αθόρυβοι θρίαμβοι τέτοιου είδους, που ανακαλύπτουμε στο κάθε τόσο Χαϊδάρι, μας ενθουσιάζουν και μας γεμίζουν περηφάνια, όπως φυσικά και τους αναγνώστες μας. 

γράφει ο Μενέλαος Χρόνης

Στο σαλόνι – εργαστήριο

 

Ο Δημήτρης Τσατραφίλης, είναι ένας ανήσυχος 45άρης, γεννημένος ερευνητής και εφευρέτης, με πολλές εξαιρετικές ιδιοκατασκευές στο ενεργητικό του, αν και έχει σπουδάσει οικονομικά και όχι μηχανολογία ή ηλεκτρονική. Το τελευταίο του πάθος είναι η ρομποτική και παίρνει μέρος σε μια πολυεθνική ομάδα ερασιτεχνών makers, που εργάζονται πάνω στο project-InMoov (αναλυτική τεχνική παρουσίαση στο δεύτερο μέρος του δημοσιεύματος).Στο πλευρό του έχει τον 11χρονο γιο του Άγγελο και την 14χρονη κόρη του Ειρήνη, που δουλεύουν καθημερινά με τεράστια όρεξη, μετατρέποντας το σαλόνι του σπιτιού σε εργαστήριο υπερσύγχρονης τεχνολογίας.

Πριν από ένα χρόνο περίπου ο Άγγελος ζήτησε από τον πατέρα του να φτιάξουν ένα ρομπότ. Γίνεται, αλλά είναι δύσκολο”, απάντησε αυτός, και κάνοντας αναζήτηση στο διαδίκτυο βρήκε το πρόγραμμα InMoov, που αναπτύσσεται έχοντας σαν κεντρική ιδέα τις έννοιες του sharing και community. Η Ειρήνη ζήτησε και αυτή να συμμετέχει και έτσι η μικρή ομάδα της Γρηγορούσας εντάχθηκε στην ερευνητική – σχεδιαστική – κατασκευαστική κοινότητα, όπου ο κάθε maker προσθέτει ένα “λιθαράκι”, με κοινό στόχο την αποκόμιση και την μετάδοση της γνώσης, που αποκτιέται καθ’ οδόν, όπως εξηγεί ο Δημήτρης. Ξεκίνησαν από το χέρι, πέρασαν στον ώμο και έφτασαν στο σημερινό αποτέλεσμα.

“Σήμερα το βράδυ έχω να προσθέσω στην κοινότητα ένα καινούργιο κομμάτι|. Αυτό δεν σταματάει ποτέ, θα συνεχίζεται και τα επόμενα χρόνια “, μου λέει ο Δημήτρης.Έτσι δημιούργησαν από το μηδέν τον Leo και του “μαθαίνουν”, προσθέτοντας τους κατάλληλους μηχανισμούς και προχωρημένο λογισμικό, να κάνει μια τεράστια ποικιλία κινήσεων και ενεργειών. Και αυτό δεν έχει τέλος.

Ο  Leo κυριολεκτικά μεγαλώνει εκπαιδευόμενος, σαν κάθε παιδί…  Φυσική, μηχανολογία, ηλεκτρολογία, μηχανική, μαθηματικά και πληροφορική τού δίνουν όλο και περισσότερες δυνατότητες.

Ο Δημήτρης κατασκεύασε μόνος του τον ειδικό 3D-εκτυπωτή, με τον οποίο τυπώνει κομμάτι κομμάτι τον ύψους 1,85μ. Leo, χρησιμοποιώντας σαν πρώτη ύλη πλαστικό. Μετά από έναν χρόνο συστηματικής ενασχόλησης και πάνω από 1.400 ώρες εκτύπωσης, συναρμολόγησης, προγραμματισμού και πειραματισμού, το ρομπότ έχει φτάσει σε προχωρημένο στάδιο ανάπτυξης.

Όλα ξεκίνησαν από ένα προσθετικό χέρι ανοικτού κώδικα, που έφτιαξε το 2012 ο Γάλλος γλύπτης Gael Langevin, ο οποίος ζήτησε βοήθεια για να το κάνει κινούμενο. Την ιδέα του ακολούθησαν ερευνητές από διάφορα μέρη του κόσμου, περίπου 30, ανάμεσά τους και ο Δημήτρης Τσατραφίλης, οι οποίοι δημιούργησαν την κοινότητα.

Σχολείο ρομποτικής

“Τα ρομπότ θα μπουν στη ζωή μας και πρέπει να εξοικειωθούμε”, λέει ο Δημήτρης στην εφημερίδα μας.  Στη δημιουργία του Leo διακρίνει ένα μεγάλο “σχολείο” καθώς αποτελεί πεδίο παράλληλης έρευνας πολλών επιστημών. Όπως μας λέει, το συγκεκριμένο project θεωρείται τόσο επιτυχημένο, ώστε έχει υιοθετηθεί από ξένα πανεπιστήμια σε μαθήματα ρομποτικής μηχανική, είτε ως ανεξάρτητα μέλη (κεφάλι, χέρι κτλ.) είτε ολόκληρο.

Δεν είναι άμεσος στόχος τής κοινότητας η πρακτική εφαρμογή στην καθημερινότητα όσων ανακαλύπτονται, ωστόσο η μικρή οικογενειακή ομάδα σχεδιάζει ήδη το επόμενο  project της, για τη δημιουργία ενός πρόσθετου ρομποτικού μέλους για ανθρώπους που τους λείπει ένα άκρο!

Πιο κάτω αφήνουμε τους πρωταγωνιστές να περιγράψουν ειδικότερα το έργο στο οποίο συμμετέχουν. Ο Δ. Τσατραφίλης είναι διαθέσιμος να δείξει τον Leo σε σχολεία και να μιλήσει στους μαθητές για το πρόγραμμα, αλλά και να διδάξει την κατασκευή ενός 3D εκτυπωτή. 

 
ΡΟΜΠΟΤΙΚΟ
ΑΝΘΡΩΠΟΕΙΔΕΣ, ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΚΩΔΙΚΑ, 

ΦΥΣΙΚΩΝ
ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΞ’ ΟΛΟΚΛΗΡΟΥ ΕΚΤΥΠΩΜΕΝΟ 

ΑΠΟ
ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟ ΕΚΤΥΠΩΤΗ
Ο Leo παίρνει όψη. Αριστερά ο 3D-εκτυπωτής που κατασκεύασε μόνος του ο Δ. Τσατραφίλης.

O “LEO” είναι ένα φυσικών διαστάσεων, πλήρως λειτουργικό ρομποτικό ανθρωποειδές, ανοικτού κώδικα, εκτυπωμένο από έναν δικής μας κατασκευής τρισδιάστατο εκτυπωτή.

Ανήκει στην κατηγορία των ρομπότ τύπου “InMoov” και αποτελείται από 500 περίπου κομμάτια και συνολικά 31 σερβοκινητήρες. 12 TURNIGY 1270HV 40kg , torque, 4 HS-805ΒΒ 20kg torque, 10 HK-15298B, 2 MG996 και 3 μικρότερους επιμέρους. Η τροφοδοσία του γίνεται από τρεiς μπαταρίες Lead acid 6v 7ah ή ένα τροφοδοτικό 6v 40A όταν πρόκειται για συνεχόμενη λειτουργία πολλών ωρών (εκθέσεις, παρουσιάσεις), 3 μικροελεγκτές Arduino, 2 MEGA και 1 MINI, 2 powerboards για τον έλεγχο της τροφοδοσίας, 1 μικροελεγκτή raspberry, 2 ηχεία, 1 kinect360 για εκμάθηση κινήσεων, 2 HD κάμερες στα μάτια κ.ά. Όλα αυτά δίνουν την δυνατότητα να μιλήσει και να παίξει μαζί σου, να σε παρακολουθήσει με το βλέμμα του και να προγραμματιστεί ώστε να πραγματοποιήσει την πιο δημιουργική σου ιδέα!

Το σπουδαιότερο είναι ότι διαθέτει 16 συνδέσεις στο κάθε χέρι και ακόμα 5 συνδέσεις για κάθε άνω άκρο, που μαζί με τα 10 πλήρως ανεξάρτητα κινούμενα δάχτυλα, τις αυτόνομες κινήσεις κεφαλιού, ματιών και στόματος, είναι δυνατόν να μιμηθεί άψογα σχεδόν όλες τις κινήσεις του ανθρώπινου σώματος, ακόμα και να τραγουδήσει!

Το project-InMoov αρχικά, ήταν ένα προσθετικό χέρι ανοικτού κώδικα, ξεκίνησε από τον Gael Langevin (Γάλλο γλύπτη και designer) τον Ιανουάριο του 2012.  Έδωσε το έναυσμα να προκύψουν μια σειρά από ποικίλα projects όπως το Bionico, το E-Nable κ.ά. και να δημιουργηθεί μια κοινότητα από makers που σιγά-σιγά έκαναν πραγματικότητα το πρώτο, φυσικών διαστάσεων και εξ ολοκλήρου εκτυπωμένο από 3D-εκτυπωτή, λειτουργικό ρομποτικό ανθρωποειδές. Για τον λόγο αυτό, δεν έχει λάβει ακόμα την τελική του μορφή, μιας και εξελίσσεται συνεχώς με μοναδικά όρια την ικανότητα και την φαντασία των makers.

Ο Άγγελος σε ώρα εργασίας.

Σήμερα, έχει οδηγήσει στην δημιουργία του συγκεκριμένου ρομπότ με ύψος 1,85μ., που χρειάστηκε έναν χρόνο συστηματικής και καθημερινής ενασχόλησης, περισσότερο από ένα χιλιόμετρο πλαστικού PLA (πρώτη ύλη) και πάνω από 1.400 ώρες εκτύπωσης, συναρμολόγησης, προγραμματισμού και πειραματισμού.

Το πρόγραμμα Myrobotlab που χρησιμοποιούμε για να δώσουμε ζωή στο ρομπότ μας, είναι, μια ανοικτού κώδικα πλατφόρμα που φιλοξενεί πλήθος προγραμμάτων ελέγχου, τα ενεργοποιεί και τους επιτρέπει να συνεργάζονται μεταξύ τους, βασισμένη σε πλαίσιο εργασίας για ρομποτική και δυναμικό έλεγχο μηχανών. Τρέχει σε Java, έτσι ώστε κάθε υπολογιστής ή συσκευή που την υποστηρίζει  να μπορεί να τρέξει το myrobotlab.

 

Το χέρι του Leo, υπό κατασκευή.

Οι υπηρεσίες του myrobotlab περιλαμβάνουν μηχανική όραση από το Javacv / Opencv, αναγνώριση ομιλίας από το Sphinx-4, μετατροπή κειμένου σε ομιλία από το FreeTTS, έλεγχο κινητήρων, έλεγχο σερβοκινητήρων, έλεγχο γραφικού περιβάλλοντος, χρήστη και επικοινωνία μικροελεγκτών.
Το πρόγραμμα λειτουργίας του ρομπότ φορτώνεται και εκτελείται στο raspberry σε γλώσσα προγραμματισμού python. Κατόπιν χρησιμοποιεί τους μικροελεγκτές arduino ως «δίαυλο» επικοινωνίας με το ρομπότ ώστε να περάσουν σε αυτό τα σενάρια εκτέλεσης εντολών.Τα σενάρια, « scripts» που εκτελεί το ρομπότ αποτελούνται από χιλιάδες μεμονωμένες εντολές που δημιουργεί ο προγραμματιστής, για να του δώσει την δυνατότητα να ακολουθήσει μια συγκεκριμένη διαδικασία κινήσεων, συμπεριφοράς, ομιλίας ή συνδυασμού αυτών, ώστε να μιμηθεί στοιχεία της ανθρώπινης συμπεριφοράς.

Ο σχεδιασμός, η κατασκευή, ο  προγραμματισμός  και η  δοκιμή ενός ρομπότ είναι ένας συνδυασμός της φυσικής, της μηχανολογίας, της ηλεκτρολογίας, της μηχανικής, των μαθηματικών και βεβαίως της πληροφορικής. Η μελέτη της ρομποτικής σημαίνει η ενεργή συμμετοχή των μαθητών-μελετητών, σε όλες αυτές τις επιστήμες και σε ένα περιβάλλον “δημιουργίας – επίλυσης ερωτημάτων” που θέτουμε.Είναι ένα project που έχοντας σαν κεντρική ιδέα τις έννοιες του sharing και community, έδωσε και δίνει την δυνατότητα να αναπαραχθούν με βάση αυτό, αμέτρητα projects σε όλο τον κόσμο. Το InMoov Project έχει σχεδιαστεί ως μια πλατφόρμα ανάπτυξης για σχολεία, πανεπιστήμια, εργαστήρια κλπ. αλλά πρώτα απ’ όλα για όλους τους δημιουργικούς ανθρώπους.

Με εκτίμηση,
Τσατραφίλης Δημήτρης
Τσατραφίλης Άγγελος
Τσατραφίλη Ειρήνη

Ο Leo έκλεψε τις εντυπώσεις στην Έκθεση Τεχνολογίας, που έγινε τον περασμένο Σεπτέμβριο στο Εκθεσιακό Κέντρο Περιστερίου.  Ο Δημήτρης Τσατραφίλης στο κέντρο. Μπροστά του η σύζυγός του και τα δύο παιδιά του. Συνοδεύονται από συγγενικά πρόσωπα που βοηθούν την προσπάθεια.