פרפרי תעתוע

אם יתגשם חלומו של דובי בנימיני, הפק”ל העתידי של לוחם החי”ר יכלול פרפר מיקרו–רובוטי שיכנס לכיס החולצה. במפעל להב של התעשייה האווירית, במעבדה שנראית כמו התחלה של חברת StartUp, מפתחים את הדור הבא של כלי הטיס הבלתי מאוישים. ביקרנו, ראינו וחזרנו לדווח

(צילום: עמי רוחקס דומבה)

ההיכרות שלי עם המיקרו רובוטים המעופפים של התעשייה האווירית מתחילה באחד ממפעלי החברה אי שם במרכז הארץ. לאחר נסיעה של מספר דקות משער המפעל, אנחנו חולפים על פני שלט שאומר ‘אזור ניסויים–הכניסה אסורה’ ומגיעים למעבדה של דובי וגיא.

אם חשבתם שמדובר על קו ייצור המוני, תחשבו שוב. מדובר על מעבדה בסגנון הגאראג’ בו התחילו חברות כמו גוגל או HP. פרפרים ושאר רובוטים תלויים מהתקרה, השולחנות עמוסים ברכיבי אלקטרוניקה ומחשב שמריץ מודלים שונים בסוליד וורקס.

ממבט ראשון נראה כי מדובר על הילד הסורר של התעשייה האווירית, זה שעסוק יותר בעתיד מאשר בהווה.

פרפר לכל חייל

דובי בנימיני, מהנדס מכונות ו”פרפרולוג” ידוע המשמש גם כיושב ראש אגודת חובבי הפרפרים בישראל, הפך את התחביב למקצוע, ויחד עם גיא מרום שהגיע הישר מהטכניון, הם סללו את הדרך של מפעל להב בתעשייה האווירית למיקרו רובוטיקה. את הפרפר פיתח דובי על בסיס רעיון במסגרת “תוכנית ענוג” לחייל היבשה העתידי. “הצעתי לפתח פרפר לכל חייל”, אומר דובי.

 “לכל אחד יהיה אחד כזה בכיס אותו הוא יוכל להוציא, להטיס ולראות מה קורה קדימה”. הפרפרים בנויים על בסיס המבנה הביולוגי שלהם בטבע, הם שקטים לחלוטין ומסוגלים לטוס למשך עשרות דקות. מספיק כדי לראות מה יש מעבר לפינה או לטרסה הקרובה. הפרפר הקטן שראיתי מסוגל לטוס כ-10 דקות שזה יחסית הרבה לכלי שכל המשקל שלו מסתכם ב-8 גרמים בודדים. פרפר אחר שהדגימו לי, שקל בערך 12 גרם והוא מסוגל לטוס חצי שעה באוויר ולטווח של מעל 5 ק”מ.

“בעולם בקושי הצליחו להגיע לרבע שעה טיסה עם כלים בסדר גודל כזה”, מסביר דובי. גיא אומר שבגדלים הללו חושבים אפילו על כל טיפה של דבק בגלל המשקל. אם לוקחים בחשבון שיש על הפרפר מצלמה, טייס אוטומטי, תקשורת והוא גם צריך להיות עמיד ברוח, מבינים שיש הרבה עבודת תכנון מאחורי הרובוט הקטן הזה בהיבט של גוף אווירודינמי וצורה. דובי מראה לי את המצלמה שמתקינים עליו. היא שוקלת עשירית וחצי גרם ונראית כמו חתיכת פלסטיק מזערית באמצע היד.

“המצלמה פותחה במזרח למטרות רפואיות”, הוא אומר ומיד מוסיף “זו לא הגלולה שבולעים (Pillcam). מדובר במשהו הרבה יותר קטן”. אחד היתרונות ב”פרפר” הוא שאפשר יהיה לקפל ולשים אותו בכיס החולצה, המכנס או בנרתיק של משקפיים ולפתוח אותו בשטח ככלי עזר טקטי. כאשר דובי מדבר על הצד המסחרי, הוא אומר כי המטרה היא לייצר רובוטים כאלו עם מחיר יעד של פחות מ-100 דולר. אם יצליחו להגיע לזה בתעשייה האווירית, הוא אומר, הרובוטים הללו יוכלו להיות חד פעמיים.

הכוכבית

רובוט נוסף שתלוי מתקרת המעבדה הוא הכוכבית. על אף העובדה שלא ניתן לצלם אותו מטעמים שונים, ניתן לספר כי מדובר על רובוט קצת יותר גדול מהפרפר עם גוף עגול בקוטר של כמה ס”מ. הגודל מאפשר להתקין עליו סוללות כבדות יותר שמחזיקות יותר זמן בין החלפות, ומאפשרות שהייה באוויר של כרבע שעה, עובדה המאפשרת לרובוט להגיע לרדיוס של ק”מ אחד ואפילו יותר.

כמו כן, ניתן להתקין עליו ציוד כמו מצלמה ומשדר וידאו כבדים יותר, המסוגלים לספק וידאו ותמונות באיכות טובה מאד. בכל הדגמים של המיקרו רובוטים שנחשפתי אליהם קיימת אפשרות להחליף סוללות בשטח, תוך כדי פעילות מבצעית בסגנון Plug&Play. אם רוצים, אפשר גם לייצר את הרובוט בצורה כזו שהאיסוף שלו בסיום הפעולה יהיה נוח, על מנת שהשרידים לא יפלו בידי האויב או לחילופין במטרה להשאיר שטח נקי. למרות זאת, דובי עדיין רוצה לפתח דגמים מסוימים של רובוטים מעופפים, כאלו שיהיו רב שימושיים, שאפשר יהיה להחליף להם חלקים בשטח בצורה פשוטה.

“אתה לוקח מחבר שלך כנף תוקע פנימה ומטיס”, לדברי דובי. “אם חושבים על זה מבחינה מבצעית,יש לחלקי חילוף יתרון. בעיקר כאשר מדובר בפעולות של כוחות חי”ר בטווחים ארוכים ללא יכולת להביא רובוטים חדשים מהמחסנים או במקרה של רובוטים יקרים יותר עליהם מותקן ציוד צילום, האזנה ואף אפשרות לנשיאת מטען”.

אנרגיה חשמלית

המנועים של הפרפרים וגם של הדגמים הגדולים יותר עובדים כולם על חשמל. מדובר על סוללות בטכנולוגיית LiPo (ליתיום-יון פולימר) המסוגלות לספק אנרגיה בהתאם לביקוש של הצרכנים, שלא כמו סוללות אחרות עם הספק קבוע. זה אחד היתרונות העיקריים של ה-LIPO לעומת הסוללות הרגילות מסוג AAA, למשל המספקות מתח ב-1c. כיום כבר יש סוללות עם יכולות של 45c ואפילו 60c.

“זאת אומרת שסוללה של 5 אמפר/שעה אפשר ‘לשתות’ פי 60 מההספק שלה. במילים אחרות, הסוללה תתרוקן הרבה יותר מהר, ותספק יותר מערכות בפרק הזמן הזה. לעומת הפרפרים הקטנים, הרחפנים היותר גדולים כבר צריכים סוללות גדולות ששוקלות מספר ק”ג ומסוגלות להחזיק את הכלי באוויר חצי שעה ואף יותר. התפתחות נוספת בפיתוח הסוללות היא היכולת לייצר אותן עם צפיפות אנרגיה גדולה יותר. מול הצפיפות יש קצבי פריקה. ככל שהצפיפות עולה, היכולת לשתות את הזרם יורדת, וגיא מסביר שאחד האתגרים בפיתוח של מיקרו רובוט הוא להתאים את הסוללה עם היחס האופטימלי ביותר בין המשקל לצפיפות האנרגיה עבור המשימה אותה הוא צריך לבצע. למרות הסוללות המתקדמות, אם רוצים שהפרפר יהיה באוויר הרבה זמן יש צורך לטעון אותו באנרגיה בלי להוריד אותו לקרקע .

אחד הפתרונות בהיבט זה הוא להטעין אותו בצורה סולארית. כדי לעשות זאת, יצטרכו בעתיד לייצר או לצפות את הכנפיים של הרובוט בתאים ננו סולאריים שלא יהוו בעיה מבחינת המשקל. נכון לכתיבת שורות אלו, הטכנולוגיה עדיין בחיתוליה והפאנלים הקיימים כבדים מידי.

מייצרים הכל לבד

אחד הדברים המעניינים במעבדה של דובי וגיא זה העובדה שאת הכל הם מייצרים לבד, IN HOUSE. חוץ ממנוע ה”ברשלס” ששוקל גרם אחד והסוללה. את גלגלי השיניים מייצרים לפי תכנון שלהם ולצורך כך נבחר קבלן המשנה הטוב בעולם למיניאטורות. הוא יכול לייצר גלגל שיניים בקוטר מילימטר אחד עם חור באמצע ושש שיניים, שאפשר להשחיל על שערה אנושית.

“אם שמים לך אותו על היד זה נראה כמו גרגיר חול. אם הפלת אותו לרצפה, לא תמצא אותו בחיים”, אומר גיא. דובי, אומר שבתעשייה האווירית הגיעו הכי קרוב שאפשר ל”ננו” כאשר מדובר על חלקים לרובוטים מבצעיים.

“אמנם, עדיין אין מדובר על אלקטרוניקה מולקולרית וחלקי ננו לפי ההגדרה המדעית שלהם, אבל במסגרת המגבלות הקיימות זה הכי טוב שתמצאו, הוא אומר בגאווה. למרות ההתקדמות שעשו דובי והצוות שלו בתחום, מגמת המזעור עדיין נמשכת ויש לאן להתקדם. עדיין יש הבדל בין הפרפר לננו רובוט. אם יש לי פה משדר ששוקל שתי עשיריות גרם, זה עדיין לא בגודל ננו, כלומר של 10 בחזקת מינוס שמונה. יחד עם זאת, אני לא מאמין שננו יוכל לעוף רחוק. אפילו השולחן הזה יהיה גדול בשבילו. זה קנה מידה אחר”.

השמדה עצמית

ומה קורה אם רובוט כזה נופל בשטח אויב? ובכן, ה-LIPO בסוללה הוא חומר דליק. זה כמו נאפלם ובתיאוריה אפשר לבנות מנגנון שידליק אותו. ”זו לא בעיה”, אומר דובי. “הכל שאלה של צרכי לקוח”. בכל מקרה, המידע הוויזואלי לא נשמר על הרובוט, אלא משודר אחורה למערכת שו”ב, שיודעת גם להקליט וגם לנתח נתונים בזמן אמת עבור המפקדים האנושיים. “למרות שזה אפשרי, לא כדאי לאסוף את המידע על הרובוט. זה לא נכון בהיבט אבטחתי”, מוסיף דובי.

דובי מסביר שחלק מפרוטוקולי התקשורת בהם משתמשים במשדרי הפרפרים הם ייחודיים לתעשייה האווירית, ותומכים גם בתצורת MESH. התקשורת בנוייה מראש כך שהיא יכולה לעבוד בצורה רשתית ולשרת הרבה כלים. “תראה מקמ”ש שפיתחנו בעצמנו בתדר 2.4 גיגה הרץ. מדובר על משדר דו כיווני, שיודע להתמודד עם שיבושים”, מראה לי דובי. מדובר על משדר שיודע להעביר וידאו צבעוני למרכז בזמן אמת.

אינטליגנציה מלאכותית 

אחד התחומים המפותחים ברובוטיקה הוא ממשק אדם-מכונה טבעי (NUI) ובתעשייה האווירית, מסתבר, התחילו לחשוב על הנושא עוד בימי הלביא. דובי היה אז מנהל הפיתוח והתחום תחת אינטליגנציה מלאכותית.

“עוד אין לנו אינטליגנציה מלאכותית ברובוטים בהיבט של קבלת החלטות. יש לנו מערכות חכמות שהן נושקות לתחום. אני יכול לשלוח פרפר כזה לאזורים סגורים והוא לא יתנגש בקירות. זה לא בדיוק קבלת החלטות. הרחפן יכול, למשל, לחזור על עקבותיו. אם מישהו מאיים עליו הוא יכול להתחמק ממנו”.

“הנושא של האוטונומיה הוא ליבת הפיתוח והוא גם הכי קשה וזה שלוקח הכי הרבה שנות אדם. הטייס הקטן בעולם שוקל 20 גרם . אני מפתח טייס שאמור להגיע למשקל של 3.5 גרם”, אומר דובי.

יודעים מה קורה על הקרקע

בכלים הגדולים יותר, כמו הרחפן H6, יש המון אלקטרוניקה. הוא מאפשר למשל לעשות ניתוח וידאו בזמן אמת לגילוי שינויים על הקרקע. הוידאו מגיע למקבל ההחלטות שיושב מאחור ומנותח On The Fly כדי לספק לו מידע אפקטיבי.

המצלמה על הרובוט מיוצבת ומשדרת באיכות גבוהה. יש גם מצלמה תרמית ומדובר על כלים המיועדים לעבודה ביום ולילה. הגוף עשוי צינורות גרופית חלולים לשמירה על משקל נמוך ואפשר להתקין עליו איזה סנסורים שרוצים. אפשר לגלות קרינה רדיואקטיבית או סימנים לחומרים כימיים או ביולוגיים. “הוא לא בן אדם והוא לא יפגע. אם תוקפים אותנו בחומרים מסוימים אפשר להטיס את הכלים הללו לאזור הנגוע ולצלם משם בזמן אמת בלי לסכן אנשים”, אומר דובי.

הרחפנים היותר גדולים מסוגלים גם לעקוב אחרי מישהו עם טכנולוגיית זיהוי פנים (Face Detection). אפשר להטיס אותם מעל הפגנה או התאספות קהל ולהתביית על מישהו ספציפי. בשביל זה הם צריכים יותר יכולת עיבוד וזה אומר יותר משקל.

טסים לאן שצריך 

“הכלי הזה יכול לטוס במהירות של 80 קמ”ש”, אומר גיא ומצביע על הרחפן היותר גדול. “תעשה חשבון לבד לאיזה טווחים הוא מסוגל לטוס”. יחד עם זאת, כאשר מגדילים את הטווח, עולים אתגרים נוספים כמו תקשורת למרחקים גדולים ב-RF, שידור דיגיטלי חזק ורוחות. מבחינה טכנולוגית אפשר להתגבר על מרבית הקשיים, וגיא מספר שאת הרחפן הגדול הצליחו להטיס ברוחות של 20 קשר.

גם את בעיית התקשורת דובי פתר בכך שהוא יכול להרים רחפן אחד שישמש כתחנת ממסר בגובה של 100 מטר ואז האחרים יכולים לטוס לטווח של 10 ק”מ ואף יותר מזה בקלות. “בסופו של דבר, זו החלטת לקוח לאיזה טווח הוא רוצה להגיע”, אומרים גיא ודובי מתוך ידיעה שהתעשייה האווירית תביא אותו לשם. למרות שלא יצא לי להטיס פרפר, הראו לי גיא ודובי את המכשיר ששולט על הפרפר והרחפנים. מדובר במכשיר דמוי אייפד עם מסך מגע, הכולל מערכת הפעלה מסוג Windows עם מגוון פונקציות כולל הצגה של מפות, חלונות צפים וכפתורים המאפשרים שליטה על היישומים השונים המותקנים על הפרפר. בנוסף, קיימת אפשרות למחשב לביש על היד עם יחידה נישאת הכוללת את הסוללה ואת יחידת העיבוד. יכולת נוספת של מחשב השליטה כוללת, לפחות בתיאוריה, היא שליטה על מספר פרפרים בו זמנית.

כלי לאנשי חי”ר

“אנחנו לא מצפים מלוחם חי”ר שיהיה טייס”, מדגיש דובי, ואומר שאת הרובוטים הם מפתחים עבור כאלו שאינם עונדים כנפי טיס. הפתרון טמון במנגנון ‘טייס אוטומטי’ שמפתחים בתעשייה האווירית והוא יאפשר ללוחמי החי”ר לשלוט על הפרפרים בצורה נוחה ויעילה, כך שישמשו להם לעזר ולא למעמסה. המערכות אמורות לנחות ולהמריא בצורה אוטומטית. “לא כל חייל יפעיל את זה”, אומר גיא.

“יהיו חיילים שיעברו קורס להפעיל את הרובוטים בדיוק כמו מטול רימונים או רובה צלפים. החייל יתן את ההוראה והכלי ידע מה לעשות”. הרחפנים והפרפרים יכולים לשאת מטען לשימושים שונים. כגון ציוד תקשורת, צילום ודיווח. הפרפר אמנם קטן מידי לשאת התקן משמעותי (יכול לסחוב גרם או שניים), אבל הרחפנים היותר גדולים מסוגלים לשאת משקל של 500 גרם ועד קילו וחצי. “זה הכל עניין של איזון”, מסביר גיא.

“היות והרחפן צריך להחזיק את עצמו באויר, כמות המשקל שהוא יכול לשאת היא ביחס ישיר לזמן השהייה שלו מעל לשטח. התיכנון תלוי בדרישות לקוח וצורך מבצעי”. העתיד כבר כאן.

“עדיין יש הבדל בין הפרפר לננו רובוט. אם יש לי פה משדר ששוקל שתי עשיריות גרם, זה עדיין לא בגודל ננו, כלומר של 10 בחזקת מינוס שמונה. יחד עם זאת, אני לא מאמין שננו יוכל לעוף רחוק. אפילו השולחן הזה יהיה גדול בשבילו. זה קנה מידה אחר”.

**

הכתבה פורסמה לראשונה בגיליון מספר 2 של המגזין ישראל דיפנס טק

You might be interested also

The heads of the NATO member states on Monday in Brussels. Photo: Jacques Witt/Pool ABACAPRESS.COM 

NATO increases efforts to eliminate cybercrime

At a summit held one day the G7 one, it was decided to adopt a comprehensive new policy on the issue, and discussions were held regarding the invocation of NATO's Article 5, under which the alliance treats an attack on one member state as an attack on all