Polski robot, który "pali" papierosy dokładnie w taki sam sposób, jak ludzie ma pozwolić prowadzić precyzyjne badania szkodliwości tych używek. Dotyczy to zarówno zwykłych palaczy, osób biernie wdychających dym, jak i korzystających z papierosów elektronicznych.
| Palaczbot |
 |
Urządzenie wymyślili naukowcy ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego, a skonstruowali studenci ze Studenckiego Koła Naukowego Robotyków działającego przy Instytucie Obrabiarek i Technologii Budowy Maszyn Wydziału Mechanicznego Politechniki Łódzkiej. Współpraca ta zaowocowała stworzeniem automatycznego symulatora wypalenia papierosów, zwanego "Palaczbotem". Prace nad nim trwały ponad rok. Osobami odpowiedzialnymi za projekt zostali: dr hab. n. med. Andrzej Sobczak, prof. ŚUM ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach oraz dr inż. Witold Pawłowski z Politechniki Łódzkiej.
Przygotowanie projektu konstrukcji, układu sterowania oraz przeprowadzenie montażu urządzenia zostało wykonane przez członków łódzkiego SKN Robotyków: Jakuba Lisowskiego, Adriana Orłowskiego, Błażeja Tarkę oraz Przemysława Gilczewskiego. Za nadzór nad wykonaniem projektu pod kątem wymagań -analitycznych oraz pomiarowych odpowiadał Leon Kośmider - członek drugiego z współpracujących kół naukowych.
Jak poinformował dr Maciej Goniewicz z Zakładu Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego (ŚUM), to prawdopodobnie pierwsze tego typu urządzenie na świecie, które może testować również tzw. e-papierosy - elektroniczne urządzenia, oferujące możliwość inhalowania się czystą nikotyną.
Robot jest efektem współpracy dwóch studenckich kół naukowych, służy jednak do zaawansowanych projektów naukowych.
"Od dawna badamy narażenie na substancje toksyczne czynnych i biernych palaczy. Potrzebowaliśmy maszyny, która pozwoli wypalać papierosy, wyłapać ten dym i oznaczyć w nim substancje toksyczne metodami chemicznymi i analitycznymi. Próbowaliśmy ją kupić, są bowiem produkowane dla przemysłu tytoniowego na świecie czy dla laboratoriów, kosztują jednak kilkadziesiąt tysięcy euro. Powstał pomysł skonstruowania podobnej, ale rozszerzonej o wiele modułów maszyny, która byłaby lepsza od dostępnych urządzeń i na swój sposób unikatowa" - mówi dr Goniewicz.
Palaczbot spełnia wszelkie wymogi, jakie spełniają maszyny dostępne profesjonalnie. Potrafi badać papierosy według standardów laboratoryjnych, a dodatkowo umie dokładnie odtworzyć warunki palenia danej osoby - w jaki sposób się zaciąga, jak często, jak głęboko. Badacze najpierw za pomocą innego urządzenia mierzą te parametry u palacza, a potem programują robota, aby palił dokładnie w ten sam sposób, jak dana osoba.
"Takie badania pozwolą określić dokładnie, jaką dawkę toksycznych związków dana osoba inhaluje i jak zmienia się dawka substancji toksycznych, które przyswaja. Ludzie palą bowiem w różny sposób - jedni zaciągają się wolniej, ale bardzo głęboko, inaczej palą kobiety, a inaczej mężczyźni, na to, w jaki sposób ktoś pali, wpływ mają też pewne czynniki genetyczne i stopień uzależnienia od nikotyny" - powiedział dr Goniewicz.
Jak podkreślił, normy laboratoryjne dotychczas stosowane do porównywania papierosów odbiegają od rzeczywistych warunków palenia palacza. "My już wiemy, że te normy były kiedyś opracowane przez przemysł tytoniowy - żeby zapewniały wyniki, jakich oczekiwał przemysł tytoniowy. Dzięki temu urządzeniu będziemy mogli dokładnie określić zakres dawek toksycznych substancji. Kolejnym elementem badań będzie, czy ten czynnik może mieć wpływ na ryzyko zachorowania np. na raka" - tłumaczył.
Dzięki urządzeniu, naukowcy są także w stanie testować papierosy elektroniczne. Prawdopodobnie są to pierwsze obiektywne badania, pokazujące, jaka dawka nikotyny z tych urządzeń jest rzeczywiście przyswajana przez organizm.
Palaczbot jest wielkości biurka. Jest on w pełni automatyczny, zaś program wprowadza się przy pomocy komputera. Papierosy są umieszczane w oborotowym magazynie napędzanym silnikiem elektrycznym. Zapalenie papierosa następuje poprzez dosunięcie do niego rozgrzanej zapalniczki samochodowej. Ruch tego samego zespołu w przeciwną stronę powoduje wypchnięcie wypalonego już papierosa. Zaciąganie się - czyli generowanie podciśnienia niezbędnego w trakcie procesu palenia - realizowane jest za pomocą strzykawki napędzanej silnikiem krokowym. Wykorzystanie odpowiedniego sterownika do nadzorowania tego podzespołu umożliwia zmianę objętości i szybkości "zaciągania" w funkcji czasu.
Substancje powstałe podczas procesu spalania osiadają na specjalnych filtrach, które wyjmowane są i poddawane dokładnej analizie chemicznej. Natomiast specjalny, ruchomy komin odprowadza tzw. boczny strumień dymu, którym oddychają palacze bierni. Po wypaleniu papieros jest automatycznie wypychany do popielniczki. Całość procesu nadzoruje sterownik PLC.
Opis techniczny Palaczbota (ze strony Koła Naukowefo Robotyków - Politechnika Łódzka):
Zespół Komina.
Podstawowym elementem Zespołu Komina jest pręt o przekroju kwadratowym, na którym znajduje się prowadnica ślizgowa. Ze względu na to, iż szklany komin wymagał odpowiedniego montażu wykorzystałem gotowe obejmy do rur calowych z gumą zabezpieczającą. Ruch komina wykonywany jest za pośrednictwem linki, która nawijana jest na wał silnika krokowego.
Badacze ze Śląskiego Uniwersytetu Medycznego wymagają szklanych elementów w swoich badaniach ze względu na to, że szkło nie reaguje tak jak tworzywo sztuczne czy metale ze związkami zawartymi w dymie papierosowym. Dodatkowo szkło łatwiej utrzymać w czystości. Wymagane jest czyszczenie co jakiś czas elementów, przez które przepływa dym. Wybór gotowych obejm do rur niesie ze sobą łatwy i bezpieczny demontaż szklanego komina w celu czyszczenia.
Obudowa filtrów.
Obudowa filtrów jest zespołem, dzięki któremu można wykorzystać dwa rodzaje filtrów stosowanych do badania zanieczyszczeń. Średnice otworów wejściowych i wyjściowych poszczególnych filtrów różnią się dlatego trzeba było zastosować element pośrednicząco-dopasowujący. Ze względu na montaż jednej obudowy na szczycie komina i ograniczenie masy zespołu na korpus zastosowano aluminium. Elementem dopasowującym oba filtry do obudowy jest pierścień wykonany z gumy. W celu szybkiego montażu zastosowałem nakrętki motylkowe dociskające filtr do gumowego pierścienia za pośrednictwem blachy.
Napęd wypychacza i zapalarki.
Celem podzespołu jest odpalenie papierosa znajdującego się w obrotowej tarczy. Zastosowano do tego tradycyjną zapalniczkę samochodową, która uzyskuje odpowiednio wysoką temperaturę do odpalenia papierosa, na skutek przepływu przez nią dużego prądu. Zapalniczka przymocowana jest do zębatki wykonującej ruch dosuwowy do papierosa na skutek obrotu koła zębatego, napędzanego przez silnik. konsekwencją ruchu powrotnego jest wypchnięcie niedopałka , za pomocą wypychacza, znajdującego się na drugim końcu zębatki. Cykl powtarzany aż do zakończenia procesu. Układ zajmuje położenie pośrednie w trakcie obrotu tarczy.
Napęd strzykawki.
Celem podzespołu jest wygenerowanie podciśnienia wywołującego zassanie powietrza z układu, a w konsekwencji dymu tytoniowego.
Istotnym faktem jest uzyskanie odpowiedniego profilu palacza, zgodnego z normami ISO. Chodzi tu przede wszystkim o zależność objętości zaciągania w funkcji czasu oraz odpowiednie przerwy w zaciąganiu dymu. W związku z powyższym zastosowane będzie odpowiednie oprogramowanie realizujące powyższe profile palenia. Aspekt sterowania całego procesu pracy maszyny, realizowany będzie za pomocą programowalnego sterownika logicznego. Uzyskanie odtwarzania skomplikowanych funkcji zależności prędkości od czasu, możliwe jest dzięki zastosowaniu odpowiednich silników krokowych o podwyższonym momencie napędowym. Przekształcenie ruchu obrotowego na liniowy uzyskiwane jest za pomocą tradycyjnej przekładni koło zębate-zębatka. Przewidziany został prosty demontaż urządzenia w celach konserwacyjnych. Co więcej, specjalna konstrukcja zapewnia wyeliminowanie sił, wywołujących moment gnący poprzeczny na prowadnicy. Ostatnim zagadnieniem, o którym należy wspomnieć są lekkie materiały, zapewniające mniejszy wydatek mocy, a co za tym idzie, silnik o względnie niedużych parametrach.
Zespół docisku.
Zespół ma za zadanie zapewnić szczelne połączenie pomiędzy tarczą z papierosami a przewodem, przez który wciągany jest dym.
Starając się nie wprowadzać dodatkowych napędów, postanowiono wykorzystać sprężynę.
Sprężyna oddziaływując na uchwyt przewodu powoduje jego dociskanie do tarczy, co daje nam szczelne połączenie. Jednak po wypaleniu papierosa, tarcza wykonuje obrót, dlatego na czas obrotu, niezbędne jest uzyskanie szczeliny. Udało się to osiągnąć łącząc zespół z kominem linką.
Po wypaleniu papierosa, komin podnosi się i poprzez linkę napina sprężynę, czego skutkiem jest uzyskanie wymaganej szczeliny. Gdy komin jest opuszczony w kolejnym cyklu, sprężyna znów zapewnia docisk.
Zespół tarczy.
W tarczy znajduje się dziesięć otworów, w których mocuje się papierosy. Zgodnie z wymogami światowych norm dotyczących badań wyrobów tytoniowych, pod każdym papierosem znajduję się specjalna podstawka. Podstawka ta wraz z odpowiednio ustawionym kominem zapewnia optymalny przepływ powietrza. Do napędu tarczy wykorzystano silnik krokowy o wysokim momencie obrotowym.
Przy starcie programu zespół jest nieruchomy, obrót następuje dopiero po zakończeniu wypalania pierwszego papierosa. Tarcza obracając się o 36° powoduje przemieszczenie niedopałka w zasięg wypychacza, natomiast do systemu palącego zostaje dostarczony kolejny papieros. Papierosy wypalane są kolejno jeden po drugim, zatem do wykonania pełnego programu działania Palaczbota potrzebny jest jeden pełny obrót tarczy, czyli dziesięć cykli.
źródło: Koło Naukowe Robotyków (Politechnika Łódzka), PAP
ostatnia aktualizacja: 2010
Strona Koła Naukowego Robotyków (Politechnika Łódzka)
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
