A lágy robotok hatékonyságát szeretné fokozni az NKFIH-támogatott kutatónk

Az NKFIH Nemzeti Kutatási Kiválósági Program Starting pályázatának támogatását elnyert Berezvai Szabolccsal, a Műszaki Mechanikai Tanszék adjunktusával beszélgettünk a kutatásáról, valamint a pedagógia szeretetéről is.

Mesélj a projektről, ami NKFIH-támogatást kapott!

A természet régóta inspirációt jelent a mérnökök számára, akik célja a természet megoldásainak mesterséges struktúrákban történő hasznosítása. A lágy robotok könnyen deformálódó anyagokból készült szerkezetek, amelyek lehetővé teszik az emberekkel való biztonságos interakciót. Könnyű súlyuk ellenére, mégis összetett mozgásokra képesek, így rendkívül kedveltek a biomedicinális, katonai vagy haptikus alkalmazásokban.

A jelen kutatási projekt fő fókuszában a lágy szerkezetek instabilitásának modellezése és hasznosítása áll. Ezek akkor jelentkeznek, amikor a lágy szerkezet konfigurációja hirtelen megváltozik, megvalósítva az robot feladataihoz szükséges gyors és hatékony mozgásokat (pl.: megfogás, helyváltoztatás).  Lágy robotikai kutatásunkban a legmodernebb, fizikai alapú és adatvezérelt, valószínűségi modellezési eszközök kombinálásával szisztematikus keretrendszert hozunk létre a lágy szerkezetek bizonytalanságainak és instabilitásainak modellezésére.

Kutatásunkban három fő célt fogalmaztunk meg. Először is alternatív anyagvizsgálati technikákat dolgozunk ki a lágy anyagok mechanikai viselkedésének pontos jellemzésére, biztosítva ezzel az anyagmodelljeink megbízhatóságát. Másodszor, a különböző anyagmodellek hatását elemezzük a szerkezeti instabilitásra, és sztochasztikus modelleket dolgozunk ki azok előrejelzésére. Végül különböző kísérletekkel validáljuk modelljeinket, összehasonlítva a modellpredikciókat a valós mérésekkel.

Mi a kutatás jelentősége?

A kutatás várható eredményei közé tartozik a lágy anyagokhoz optimalizált új kísérleti vizsgálati módszerek kifejlesztése, a nemlineáris, viszkoelasztikus anyagok mechanikai modellezésének javítása, a lágy szerkezetek instabilitásának fő forrásainak és típusainak azonosítása, valamint valószínűségi modellek kidolgozása ezek becslésére. A kutatás során analitikus és numerikus módszereket dolgozunk ki a szerkezeti instabilitás paramétereinek érzékenységvizsgálatára. Ezen kívül létrehozunk valós lágy szerkezeten alapuló validációs kísérleti elrendezést a valószínűségi modellek pontosságának értékelésére.

A jelen kutatás célja a lágy robotok hatékonyságának és biztonságának javítása, amely lehetővé tesz, hogy valós problémákra nagyobb biztonsággal lehessen innovatív lágy robotikai megoldást fejleszteni.  A kutatási terv fő erőssége a valószínűségi módszerek, az anyagmodellezés és a robotika kombinációjában rejlik, amelyhez a résztvevő kutatók szaktudása és a saját területükön végzett korábbi munkájuk biztosít megfelelő alapot.

A kutatási projekt továbbá lehetőséget kínál a hazai hallgatók számára, hogy élvonalbeli alkalmazott kutatásban vehessenek részt. A vezető kutató tervezi egy lágy szerkezetekre összpontosító kutatócsoport létrehozását, a nemzetközi együttműködések erősítését, valamint az eredmények publikálását nemzetközi konferenciákon és folyóiratokban.

NÉVJEGY***BEREZVAI SZABOLCS ADJUNKTUS

1992-ben született Budapesten a XVI. kerületben, Rákosszentmihályon. Középiskolai tanulmányait a zuglói Szent István Gimnáziumban végezte informatika tagozaton. Az informatika OKTV-n 19. és 11. helyezést ért el. „A gimnáziumi éveimet kiváló pedagógusok határozták meg, akik nemcsak megszerettették velem a tanulást, sőt, a tanítást is, hanem példaképeimmé is váltak. A pályaválasztás során nagy dilemmát okozott, hogy pedagógusi vagy mérnöki pályát válasszam.” Végül 2010-ben a BME GPK mechatronikai mérnöki alapszakon kezdte meg egyetemi tanulmányait, de nem szakadt el a tanítástól sem: volt iskolájában szakkört vezetett és az egyetemen is már másodévesen demonstrátorként, illetve junior óraadóként tevékenykedett, Szilágyi Brigitta egyetemi docens kezei alatt a Matematika Intézetben. „A mechatronikai mérnöki alapszakon leginkább a mechanikához kapcsolódó tantárgyak ragadtak meg,” így a Műszaki Mechanikai Tanszék polimer habok mechanikai modellezésével foglalkozó kutatási feladataiban vett részt Kossa Attila egyetemi docens témavezetésével. MSc képzését az angol nyelvű Mechanical Engineering Modelling szakon végezte, ez idő alatt jelent meg az első nemzetközi folyóiratcikke is.  Kutatási eredményeivel az egyetemi TDK Konferencián I. díjat nyert, míg az OTDK-n III. díjat szerzett. 2016-tól doktorandusz volt a BME GPK Műszaki Mechanika (MM) Tanszéken. 2020. júniusában summa cum laude minősítéssel védte meg doktori értekezését és szerzett PhD fokozatot, kutatásának középpontjában a modern lágy anyagok mechanikai modellezése és szimulációja állt. Doktori fokozatszerzését követően 2021-ben 8 hónapos posztdoktori tanulmányúton (Rosztoczy Foundation ösztöndíja) vett részt a University of California Santa Barbara (UCSB) Materials Research Laboratory-nál a Timoshenko-díjas Robert M. McMeeking vendégeként.  2021-ben 3 éves kutatási programjára NKFIH OTKA Posztdoktori támogatást nyert, 2023-ban pedig az MTA Bolyai Kutatói Ösztöndíjában részesült.

Tudományos tevékenysége mellett rendkívül elkötelezett oktatói feladatainak ellátása során is. Az elsőéves hallgatók számára meghirdetett Statika tárgy tárgyfelelőse, amely a gépészkar legnagyobb létszámú mintatantervi tárgya. Az egyetemi hallgatói rangsorban kilenc alkalommal az egyetem legjobb tíz oktatója között szerepelt, 2018-ban és 2020-ban pedig az 1. helyen végzett. 2019-ben és 2024-ben a Műegyetem Kiváló Oktatója Díjban részesült.

Feleségét is a BME Gépészkarán ismerte meg, egy kisfiú büszke édesapja. Hobbija az úszás, a Formula-1, a síelés, és a minőségi időtöltés a családdal.

 

Benesóczky László

(Fotók: Berezvai Szabolcs)