طلاب جامعة أسيوط الجديدة يصممون نظامًا ذكيًا لمحاكاة حركة اليد البشرية

قدم طلاب جامعة أسيوط الجديدة التكنولوجية مشروع تخرج عبارة عن نظام ذكي لتتبع حركة اليد البشرية والتحكم عن بُعد في يد روبوتية، بهدف محاكاة حركات اليد وتحويلها إلى حركات فعلية تنفذها اليد الروبوتية بدقة.

ويجمع المشروع بين تقنيات البرمجة والإلكترونيات والروبوتات ومعالجة الصور، لتقديم نموذج عملي يمكن تطويره مستقبلًا واستخدامه في العديد من المجالات التي تحتاج إلى تنفيذ مهام عن بُعد، خاصة في البيئات الخطرة التي قد تعرض الإنسان للإصابات.

الرؤية الحاسوبية بديلاً عن أجهزة الاستشعار

تعتمد فكرة المشروع على استخدام كاميرا لالتقاط حركة يد المستخدم وتحليلها، بدلاً من الاعتماد على أجهزة استشعار تخطيط العضلات الكهربائي (EMG) التي تحتاج إلى تثبيتها على جسم المستخدم.

ويتم تحليل صور اليد باستخدام لغة البرمجة Python، إلى جانب مكتبتي OpenCV وMediaPipe Hands، حيث يستطيع النظام التعرف على 21 نقطة رئيسية في اليد وتتبع حركة الأصابع والمعصم، ثم حساب الزوايا الناتجة عن حركة الأصابع وتحويلها إلى قيم مناسبة للتحكم في محركات اليد الروبوتية.

تحويل حركة الأصابع إلى حركة روبوتية

بعد تحليل حركة اليد، يتم إرسال البيانات الناتجة من برنامج Python إلى لوحة Arduino Uno من خلال الاتصال التسلسلي (Serial Communication)، حيث تستقبل اللوحة الزوايا المطلوبة وتقوم بمعالجتها، ثم ترسل إشارات التحكم إلى خمسة محركات من نوع Servo Motors.

ويتحرك كل محرك وفقًا لحركة الإصبع المقابلة له، بما يسمح لليد الروبوتية بمحاكاة الحركات التي يقوم بها المستخدم بشكل مباشر. كما اعتمد الفريق على نظام أوتار مرتبط بالمحركات لنقل الحركة إلى أصابع اليد الروبوتية، بينما تم تصميم الهيكل الخارجي لليد باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

تطبيقات في البيئات الخطرة والمجالات المساعدة

يتيح النظام إمكانية استخدام اليد الروبوتية في تنفيذ بعض المهام التي قد تمثل خطورة على الإنسان، مثل بعض الأعمال داخل المصانع أو البيئات التي تتطلب التعامل مع ظروف غير آمنة، بما يساعد على تقليل تعرض العاملين للإصابات.

كما يمكن الاستفادة من الفكرة مستقبلًا في بعض التطبيقات الطبية والمساعدة للأشخاص ذوي الاحتياجات الخاصة، إلى جانب إمكانية تطويرها لتخدم المجالات التعليمية والتدريبية والبحثية.

نموذج منخفض التكلفة قابل للتطوير

يتميز المشروع بتقديم طريقة منخفضة التكلفة نسبيًا للتحكم في اليد الروبوتية اعتمادًا على تقنيات الرؤية الحاسوبية، دون الحاجة إلى تجهيز المستخدم بأجهزة استشعار يتم تثبيتها على الجسم.

ويمثل المشروع نموذجًا تطبيقيًا يجمع بين الذكاء البرمجي والتحكم الإلكتروني والتصميم الروبوتي، مع إمكانية تطوير النظام مستقبلًا لرفع مستوى الدقة وسرعة الاستجابة، وتحسين قدرة اليد الروبوتية على تنفيذ حركات أكثر تعقيدًا.

فريق عمل مشروع التخرج

شارك في تنفيذ المشروع الطلاب:

• زياد عماد محمود عبد الحكيم عبد الله
• محمد عبد العزيز عيد عبد العزيز
• عبد الرحمن رشدي شاكر حسين
• طه عبد السميع شاكر حسين
• دوماديوس ملاك سيدهم
• محمود عصمت محمود صادق
• محمد ياسر محمود سيف النصر
• حسام أحمد علي
• رفيق عبد المسيح يونان بشري
• جمال عبد الناصر عبد الموجود
• محمد أحمد عبد الستار
• سعيد حمودة محمود الحبّاك