המעבדה לביו דינמיקה ומכניקה של תנועה

ראש המעבדה: יזהר אור
מיקום: המרכז לרובוטיקה
טלפון: 04-8292102

המעבדה עוסקת בדינמיקה ובקרה לא ליניארית של תנועה וניידות, עם יישומים למערכות ביולוגיות וביו-רפואיות, בשלושה כיווני מחקר עיקריים:

דינמיקה ובקרה של שחיינים זעירים:

התנועה של מיקרו-אורגניזמים, בקטריות ותאי זרע נשלטת ע”י הידרודינמיקה של מספרי ריינולדס נמוכים (זרימת סטוקס) שבה השפעת כוחות האינרציה זניחה ביחס להשפעת כוחות צמיגות. במסגרת המחקר מנוסחת תנועת שחיינים זעירים כבעיית דינמיקה ובקרה, לשיפור ההבנה של תצפיות נסיוניות במערכות ביולוגיות. מטרה נוספת היא פיצוח מודלים לצורך תכנון עתידי של שחיינים מיקרו-רובוטיים לביצוע פעולות ביו-רפואיות בגוף האדם כגון שחרור תרופות מבוקר, חיפוש גידולי ואיזורים נגועים, וסיוע לפעולות כירורגיות. במעבדה נבנים דגמים מוגדלים של שחיינים רובוטיים הנעים בנוזל בעל צמיגות גבוהה להבטחת מספר ריינולדס נמוך. ניסויי התנועה מיועדים להדגמת שיטות בקרה וניהוג, וכן לניתוח האינטראקציה בין שחיינים והשפעת דופן חיצונית. בנוסף, מפותחות שיטות ייעודיות לסימולציה דינמית של מערכות אלו

דינמיקה לא חלקה של מערכות מכניות עם מגעים משתנים:

תנועה דינמית של הליכה וריצה של אדם, בעלי חיים, ורובוטים רגליים נשלטת ע”י מגעים משתנים עם הסביבה. תנועת המגעים משתנה מהחלקה לגלגול לניתוק ולאימפקט ומכתיבה התנהגות לא חלקה המתוארת ע”י מודלים של מערכת דינמית היברידית. במעבדה נחקרות מספר תופעות ייחודיות למערכות מסוג זה כגון התנהגות Zeno, הפרדוקס של Painlevé, וביפורקציות לא-חלקות. ניסויי תנועה במערכות רובוטיות יבוצעו וינותחו לצורך עדכון מודלים תאורטיים ופיתוח שיטות בקרה מתקדמות למערכות אלו.

בקרת תנועה גיאומטרית של כלי רכב לא הולונומיים:

רכבי צעצוע גלגליים כגון Twistcar ולוחות גלישה כגון Snakeboard הינם רכבים תת-ממונעים בעלי דינמיקה לא-ליניארית, המונעים ע”י ביצוע שינויים של התצורה הפנימית שמייצרים אינטראקצייה בין מאזני תנע לאילוצים לא הולונומיים של אי-החלקה. במחקר זה מנותחת בקרת התנועה של רכבים אלו בשיטות של מכניקה גאומטרית, מתוך מגמה להכליל את התיאוריות למצבים של תנועה על משטח לא אחיד והתחשבות במודל של החלקה בגלגלים. במעבדה ייבנו דגמים רובוטיים של רכבים אלו להדגמת שיטות הבקרה, ויפותחו כלי סימולציה ייעודיים.