Tartu Ülikooli tehnoloogiainstituudis pehmerobootika kaasprofessorina töötav Indrek Must arendab koos kolleegidega kunstlikku emakakaela. Millal saab kunstlik emakakael valmis, missuguseid rakendusvõimalusi see pakub ning missugused on pehmerobootika tulevikusuunad, räägib Indrek Must.

„Pehmerobootika arendab robootikaplatvorme sellistele rakendustele, milles tänapäeva robotid ei ole nii efektiivsed. Need on üsna konkreetsed tegevusalad, milles tänapäevane kõige moodsam robootika jääb endiselt alla kõige lihtsamale inimtööle,“ selgitab Must ning lisab: „Nendeks võivad olla paljud igapäevased tegevused, näiteks pudelilt korgi ära keeramine, mis on isegi lapsele lihtne ülesanne, aga robot võib jääda hätta.“

Pehmerobootika püüab lahendada olukordi, mida klassikaline robot ei suuda. Näiteks pehmete objektide füüsikaliste interaktsioonide analüütilisel lahendamisel jääb robot hätta, sest arvutuslikult läheb asi keeruliseks ning robot ei ole seejärel enam efektiivne. Selleks tulebki välja töötada uusi lahendusi ning seda Must oma kolleegide ja tudengitega tehnoloogiainstituudis teebki.

Pehmerobootika jäljendab mitmes aspektis inimest

Musta sõnul on meditsiin ja tervishoid selline valdkond, kus robootika hetketase jääb kõvasti alla parimatele tehnoloogilistele robotkirurgia vahenditele ning sellele potentsiaalile, mis seal tegelikult võiks olla. Robotkirurgia on küll tema sõnul kindlasti olemas ja on tänapäeval ka väga vajalik, aga probleem seisneb Musta sõnul selles, et see on liiga keerukas. Masina ehitamine läheb kättesaamatult keeruliseks.

„Kõik protseduurid ja toiminguid, mis hõlmavad kontakti inimkehaga, on sellised, kus ka mitte väga vilunud inimkäsi on ikkagi efektiivsem kui kõige moodsam robotkäsi,“ räägib Must. „Klassikalist robootikat ei saa kuidagi meditsiinis välistada, aga pehmerobootika mänguväli on pigem siiski tervishoid.“

„Pehmerobootikaga tahame jäljendada bioloogilisi protsesse ja struktuure, sest praegused robotid ei sobi inimesega eriti hästi kokku. Küll aga sobivad kokku kaks inimest, vähemalt füüsikalisest vaatepunktist. Seeläbi leidsime, et üks rakendus, kus vajatakse samuti biomehaanika täpset kirjeldust robotis, on simulatsioonõpe, mille eesmärk on tulevastele tervishoiuspetsialistidele luua õppimiseks maksimaalselt tõetruu keskkond,“ selgitab Must.

Kunstlik emakakael suudab jäljendada sünnitegevuse dünaamikat

Loomulikult on simulatsioonõpe tervishoius juba koolitusprotsessi loomulik ja täiesti asendamatu osa ja ka vahendeid on märkimisväärne hulk. Siiski on Musta sõnul samm mannekeenist patsiendini tohutult suur. Mannekeen ei suuda praegu veel jäljendada dünaamilisi protsesse. Väga hästi on suudetud jäljendada anatoomiat, aga dünaamiliste protsesside jäljendamine jääb liiga tehislikuks.

„Ämmaemandus ja sünnitamine on küllalt head näited väga ekstreemsete dünaamiliste protsesside kohta. Praegu lahendatakse seda nii, et peatatakse protsess ja antakse uus mannekeen või mannekeeni osa, mis on jõudnud järgmisesse staadiumisse. Saab küll ka nii, aga meie püüame luua tõetruu situatsiooni, mis tagaks, et koolitusprotsess oleks tõepoolest väga palju sarnasem päris eluga. Loomulikult ka see mannekeen ju päriselt ei sünnita, vaid ainult jäljendab sünnitust,“ räägib Must.

Kunstliku emakakaela ja simulatsioonõppe idee tuli Mustal ühel täiendkoolitusel pooljuhuslikult. Must oli robootikuid koolitava õppejõuna läbi viimas täiendkoolitust ning sattus kõrvuti istuma oma esimese klassi klassiõega Kaire Sildveriga, kes koolitab ämmaemandaid. „Leidsime, et see rakendus vastab sellele, mis on meil peaaegu olemas ja arendamise kõige teravamas tipus. Saame rakendada täpselt tänapäeva teadust. Ja see sobib ideaalselt kokku ka meie kaugema eesmärgiga. Ehk kasutame sama meetodit selle rakenduse puhul, kus teiseks eesmärgiks oleme seadnud inimkehaga ühilduva kantava robootika,“ selgitab Must.

Sihtrühma ootused

Indrek Musta sõnul kulus kunstliku emakakaela loomise protsessi alguses palju aega selleks, et aru saada, mis on juba olemas ja mida üldse oodatakse. Ettevõtja seisukohast olid tema ideaalseks kliendiks ämmaemandate koolitajad – oma ala fanaatikud, kes teavad, mida nad tahavad ning on südamega oma töö juures. Lisaks tundus Mustale, et on väga suur valmisolek neid veidraid tehnoloogiaid ka katsetada.

Protsess läkski käima aktiivsete magistritudengite Johannes Muru, Mona Küütsi ja Herman Ratase kaasabil. „Nendega koos oleme prototüüpinud ja juba on üks magistritöö kaitstud möödunud aastal just füsioloogia jäljendamise teemal. Eelmisel aastal pälvisime ka Prototroni võistlusel tehnoloogiamahuka Spinoffi auhinna ja hetkel ongi eesmärk saada prototüüp valmis ja seejärel saada tagasisidet nendelt, kes sellega igapäevaselt tegelema hakkavad,“ selgitab Must.

Esimene prototüübiidee on Musta sõnul lõpetatud, aga see pole veel selline, mida professionaalid testima hakkavad. „Sellega sai esimene nii-öelda põhimõte ja teooria paika. Ka prototüüp oli meil tegelikult olemas, aga mitte veel selline, mida saaks valideerida koolituskeskkonnas. Oleme katsetustega laborikeskkonnas jõudnud palju paremale arusaamisele, mida ja kui palju veel arendada tuleb,“ räägib Must.

Prototüübi katsetamist alustatakse sel aastal

Must tõdeb, et nagu ikka tehnoloogilise arenduse juures, peab siingi ennustatava ajakulu piiga läbi korrutama. Tema sõnul võtavad näivalt lihtsad aspektid planeeritust rohkem aega. Seda enam, et tehnoloogiline platvorm erineb küllalt palju harjumuspärasest ehk tekstiilitehnoloogiast, mille peale ehitatakse robotplatvormi. Selle aasta jooksul loodetakse aga valmis saada prototüübiga, mida saaks ka laiemalt ja laboriväliselt katsetama hakata.

„Masintikkimine on meie platvormi arendusel strateegiliselt oluline. Küllalt harjumuspäratu robootikas, aga sarnasus tikandi ja füsioloogiliste struktuuride vahel on suurem, kui sarnasus tikandi ja harjumuspärase roboti vahel,“ selgitab Must.

Kunstliku emakakaelaga ehk kirjeldatud robotiga saavad tulevikus potentsiaalselt õppima hakata ämmaemanduse tudengid. Esialgu jäljendab robot standardset sünnitust, kuid edasiarenduste hulka võivad tulevikus kuuluda ka keerulisemate olukordade jäljendamised.

Pehmerobootika arendusplaanid töötervishoius

Lisaks kunstlikule emakakaelale töötab Must ka tekstiilitehnoloogiale põhinevate riideeseme kombel kantavate robotitega. Tegu on robotitega, mis on mõeldud toestama inimest erinevates tegevustes. „Ajalooliselt oli kantava robootika esimene ja tähtsaim ülesanne ja uurimissuund liikumispuuetega inimeste abistamine, et anda inimesele väliskelett lisaks sisemisele skeletile. Ehk kui see sisemine skelett ja lihased ei toeta või mis tahes põhjusel on liikumisvaegus, siis välimine skelett aitaks inimesel liikuda,“ selgitab Must.

Kantava robootika all mõeldakse tänapäeval tegelikult tööliste kaitsevarustust. Näiteks töölised, kes päevast päeva tegelevad täpselt sama liigutusega, näiteks installeerivad midagi oma pea kohale – nende käed on päev otsa väga ebaloomulikus asendis. Või tõstavad kaste ühest kohast teise, mis on seljale suur koormus. Seega võib kantavat robootikat pidada pigem kutsehaiguste vähendamise abinõuks. Taolised robotid on Musta meelest samasugune kaitsevarustus nagu ehitustööliste kiivrid. Eesmärk on aga see, et robootiline kaitsevarustus oleks piisavalt mugav, et seda inimesed reaalselt ka kannaks. „Kantavate robotite eesmärk ei ole kompenseerida juba kadunud funktsionaalsust, vaid pigem hoida ära funktsionaalsuse kadu üleüldse. Eesmärk on tervishoid, mitte tagajärgedega tegelemine,“ räägib Must.