Popular Science מציג: פרסי ההמצאה

בואו להכיר 10 המצאות נועזות לעתיד בהיר, מהיר, בטוח ויעיל יותר

מטוס משפחתי: מטוס בבנייה-ביתית שתוכנן בכוונה להגיע ליעילות מקסימלית

ג'ון מק'גיניס חושב שמשפחות רגילות היו מעדיפות לוותר על שדה התעופה ולהטיס את עצמן. לכן הוא מנסה להמציא מחדש את המטוס האישי בסיוע אביו, בנו וצוות מתחלף של כשני תריסר מתנדבים. בשונה ממטוסים קלים של היום – אשר יכולים לעלות יותר מבית – מק'גיניס אומר שה-Synergy יהיה זול ושקט יותר, בצריכה של 17 ק"מ לליטר דלק, יעיל פי שלושה מהמטוסים המקבילים.

מק'גיניס, יצרן תרכובות בן 47, הטיס את המטוס הראשון שלו בכיתה ב'. אובד עצות אל מול חוסר היעילות של מטוסים פרטיים, הוא למד לבד הנדסה אווירונאוטית והידרודינמיקה במשך עשרים שנה. יום אחד, בזמן שישב על לימודי המדעים בחדר השינה שלו, הוא קרא מאמר של חוקר נאס"א, שהטיל ספק על משוואת הגרר האווירודינמי הקלאסית. מק'גיניס הבין את משמעות הדברים. "יצאתי מחדרה של בתי צועק כמו משוגע לאישתי", הוא אומר. "'מותק, את אף פעם לא תאמיני לזה. אני חושב שכרגע פתרתי בעיה שאני עובד עליה מאז שהייתי ילד קטן'".

הכנפיים של ה-Synergy מתכופפות כלפי מעלה ונסגרות לצורה של מסגרת מרובעת כדי ליצור מינימום גרר ומקסימום יעילות. החצי העליון של כל כנף נוטה לאחורי הגוף כדי לתפקד כזנב, בו בעת שהוא מייצב את המטוס. עיצוב זנב משתי הכנפיים המרובעות גם מקל על הדאייה על ידי ניטרול מערבולות הדומות לסופות טורנדו הנוצרות בקצות הכנפיים. ובמקום פרופלור המורכב מלפנים, הגלגל המניע, שצורתו כשל קליע ממוקם מאחורי הגוף ומשקיט הרעש בעודו מוסיף כוח דחיפה.

מק'גיניס עובד על ה-Synergy במוסך של אביו, שם הוא משתמש במכונות CNC לעיבוד שבבי ותבניות מותאמות אישית כדי לייצר רכיבים, ובתוכנת 3-D כדי למדל במהירות רעיונות חדשים. קרובי משפחה מתפקדים כצוות הבנייה המרכזי, כשקייל, בנו של מק'גיניס, משמש כסגנו הראשון.

אב-טיפוס ברבע גודל הבנוי מפיברגלס וסיב פחם, וקוולאר מצביע על כך שגם תהליך הבנייה של צוות עובדים וגם רעיון תצורת הכנפיים יוצאים דופן. באמצעות כ-80,000$ בכספי מימון-המונים, הם מקווים לסיים השנה מטוס בגודל מלא המיועד להטיס חמישה אנשים. "אני עובד על זה 90 שעות בשבוע, עם מעט שעות שינה", אומר מק'גיניס. "מה שמניע אותי היא העובדה שאף אחד אחר לא עושה את זה".

מודלים בקנה מידה קטן משפחת מק'גיניס – פאט, ג'ון, קייל והטייס ג'ון פול נויס (מלפנים לאחור) עומדים בבית המלאכה שלהם בקאליספל, מונטנה

ממציא: ג'ון מק'גיניס

חברה: Synergy Aircraft

המצאה: Synergy

עלות פיתוח: לא נחשף

בשלות: 2/10

כתב: אלברט צ'ו

אופני קרטון: אופניים במחיר 30$ עשויים מאריזות, בקבוקים וחלקי רכב ממוחזרים

יום אחד ב-2009, ישב המהנדס הישראלי יזהר גפני ישב בספרייה שקטה ותכנן מכונה להפקת גרעינים מרימונים, כשמחשבותיו נדדו לרכיבה על אופניים, התחביב האהוב עליו. גפני התפעל מאופניים אקולוגיים עשויים מבמבוק, אבל העלות הגבוהה שלהם נראתה לו מוגזמת. הוא תהה לעצמו, מדוע לא לבנות אותם מקרטון במקום?

במהלך השנתיים שלאחר מכן, למד גפני איך לקפל גיליונות קרטון לצורות החזקות ביותר שאפשר; הניסויים שלו הובילו למבנים חזקים שהזכירו חלות דבש וקיני ציפורים. הוא בילה שנה נוספת בעיצוב החומר לרכיבי אופניים. "הרגשתי כמעט כמו האחים רייט הנכנסים לטריטוריות לא מוכרות", הוא אומר.

תוצר מאמציו הוא זוג אופניים בעלי הילוך אחד עם חישורים, חישוקים ומסגרת עשויים מקרטון. לקה על ליבת הנייר המודבק מגנה על האופניים מלחות, בעוד צמיגי מכוניות ישנים משמשים כגלגלים שאי אפשר לפנצ'ר. גפני השתמש בשרשרת טיימינג של מכונית כשרשרת הנעה ועיצב בקבוקי פלסטיק לדוושות. האב-טיפוס הנקרא אלפא, שוקל 12.7 ק"ג, ויכול לשאת בבטחה ברוכב השוקל פי 20 ממשקלו.

גפני מתכוון לייצר בייצור המוני ארבעה דגמים: שני זוגות אופניים השוקלים 8.2 ק"ג למבוגרים, עם אפשרות להתקנה של מנועי עזר חשמליים נטענים, ושתי גרסאות קטנות יותר לילדים. הוא מקווה שעלות החומרים לבנייה של כל זוג אופניים תפחת מ-12$ כך שהוא יוכל למכור אותם בפחות מ-30$. באמצעות פרסום שיודבק על כל זוג אופניים – או כסף ממענקים – יוכלו אנשים במדינות מתפתחות לרכוב עליהם בחינם. גפני מתכנן לעצב מהקרטון שלו עגלות תינוקות, כיסאות גלגלים ואפילו מכוניות. "אתה יכול לעשות איתו כמעט כל דבר", הוא אומר.

ממציא: יזהר גפני

חברה: I.G. Cardboard Technologies

המצאה: אופני אלפא

עלות פיתוח: 250,000$

בשלות: 6/10

כתב: צ'ארלס קיו. צ'וי

לוחם אדים: קסדת ריתוך לעבודה בטוחה יותר בברזל

בתוך 30 הדקות הראשונות שלו בעבודה במפעל אלומיניום ב-1999, שאף מייקל באקמן , עובד הברזל כל כך הרבה אדים רעילים, שהוא חטף בברונכיט למשך שלושה ימים. כשהוא החלים, תהה באקמן אם קסדת ריתוך מסחרית הייתה יכולה לסנן את אוויר הנשימה. "לא מצאתי שום דבר שם בחוץ כמו מה שהיה בדמיוני", הוא אומר. לכן הוא החליט לבנות את ה-WindMaker: קסדה שיכולה למנוע פגיעה בריאות.

ה-WindMaker שואבת אוויר צח מחלקה האחורי של הקסדה, דוחפת אותו דרך מסנן בעל דירוג HEPA, ואז מעיפה אותו לכיוון החלק הקדמי, תוך שהאוויר מקרר את עור הפנים ומונע הצטברות אדים על מגן הפנים מהזכוכית. מאוורר ליד הסנטר מסייע להוציא אוויר, ומפזר עשן רעיל מאיזור העבודה. אורות LED בכל צד של מגן הפנים מאירים את עבודת הריתוך, בעוד כיסוי עבה מסיט גיצים.

מספר חברות הביעו עניין ברכישת זכויות ייצור של הקסדה. אבל לפני שמישהו יכול למכור את ה- WindMaker, צריך המכון הלאומי לבטיחות ובריאות מקצועית לבחון באופן נרחב את יכולות סינון האוויר שלה – תהליך יקר שדורש יחידות מוכנות לצרכנים.

אם המכשיר יעמוד בבחינת הנתונים המוצהרים, יוכל השילוב הנוח של הגנה על העיניים, וכן מפני חום, גצים ויאפשר נשימה נקיה, לעודד רתכים נוספים להגן על עצמם, אומר שון גיבס, מומחה לבריאות מקצועית במרכז הרפואי של אוניברסיטת נברסקה. 
"הקסדה המשוכללת היא צורך מאוד חיוני לתחום הריתוך ", הוא אומר.

לבאקמן כבר יש רעיונות לתוספי היי-טק, כולל מכשירי תקשורת אלחוטיים, פאנלים סולאריים, מצלמות וידאו ותצוגות עיליות. לא משנה אילו מאפיינים עתידניים יצליחו להשתלב בקסדה הסופית, באקמן בטוח שהיא תספק את ההגנה הנדרשת. "אני נפגעתי בעבודה", הוא אומר. "הייתי צריך לעבור את החווייה הזאת כדי לתכנן את זה".


ממציא: מייקל באקמן

חברה: אין

המצאה: קסדת WindMaker

עלות פיתוח: 200,000$

בשלות: 8/10

כתבה: ורוניק גרינווד

חסכונות חמים: מערכת HVAC המופעלת באמצעות מערכת הפליטה של משאית 18 גלגלים

נהגי משאיות כבדות מחזיקים את המנועים שלהם מונעים בניוטרל כדי לחמם או לקרר את תאי הנהג של המשאיות שלהם – פעולה ששורפת 3.785 מיליארד ל' דלק בשנה. מנועים קטנים על חלקו האחורי של תא הנהג, שנקראים יחידות כח מסייעות (APU), מבצעים את העבודה בפחות דלק, אבל הם רועשים ומדיפים ריח. צוות של חמישה מהנדסים ומכונאים מאונטריו, קנדה, פיתח את מה שעשוי להיות פתרון טוב: APU שנקרא HYPER, שפועל על עודפי חום.

הקבוצה התארגנה במקור כדי לבנות מכונית בעלת תצרוכת דלק של 42.5 ק"מ לליטר לקראת תחרות ה-X Prize לשנת 2008. במהלך אחד מהמפגשים, תהה אחד מהם בקול רם: למה לא להשתמש באנרגיה ממערכת הפליטה של כלי רכב כדי להפעיל מערכת HVAC (חימום, איוורור ומיזוג אוויר)? "ביצענו הרבה מידולים והגענו למסקנה שכמויות האנרגיה הגיוניים", אומר חבר הצוות ג'ק מק'דונל. הוא ושניים אחרים החליטו לעבוד במשרה מלאה כדי לפתח סוג חדש של APU.

כמו מקרר ביתי, אך בשליש הגודל, ה-HYPER מקרר אוויר על ידי הפחתת דחיסות חומר קירור הנמצא תחת לחץ גבוה לגז – תהליך שסופג אנרגיה. הגז מתעבה כדי להתחיל את המחזור מחדש. אבל במקום להשתמש בחשמל כדי להפעיל את התהליך, HYPER עושה את זה באמצעות גזים בטמפרטורה של 360 מעלות צלסיוס הנפלטים מצינור הפליטה של המשאית. מק'דונל אומר שה-APU אוגר בין שש עד עשר שעות קיבולת חימום או קירור אחרי שעה של נהיגה. בהתבסס על מבחנים מוקדמים, הוא חושב שהמכשיר יוכל להפחית את צריכת הדלק השנתית של משאית בתשעה אחוז ואת פליטות הפחמן בכ-20 טון.

הצוות בוחן את ה-HYPER על משאית סמיטריילר שהותאמה לצורך כך, בתקווה למכור מכשירים מוכנים ב-2014. עם 2.5 מיליון משאיות על כבישי ארצות הברית, ל-HYPER עשוייה להיות השפעה משמעותית – אבל הצוות מקווה גם להתאים את המערכת לאוטובוסים, קרוואנים, מכוניות נוסעים ועוד. "אם נצליח זה יפחית בצורה דרסטית פליטות, צריכת דלק ונהייה תלויים פחות בנפט ממדינות זרות", אומר מק'דונל.

כיצד זה פועל

1. פליטות הגזים של סמיטריילר בטמפרטורה של 360 מעלות מחממות חומר קירור בלחץ נמוך [אדום] הזורם דרך ממיר חום.

2. ממיר חום שני דוחס את חומר הקירור המחומם.

3. פתח כניסה למיכל מאפשר לנוזל הדחוס להתרווח ולהפוך לגז, וחומר הקירור [כחול] מתקרר בלולאה צמודה ל-13 מעלות.

4. מאגר מבודד שומר את חומר הקירור בטמפרטורה נמוכה.

5. מאוורר מעיף אוויר על פני צנרת של חומר קירור קר המוזן על ידי המאגר, ומקרר את האוויר בתא נהג המשאית.

6. חומר הקירור מתעבה לנוזל והתהליך המחזורי מתחיל שוב.

ממציאים: ג'ק מק'דונל, דייב גיבס, ג'ון סטאנרד

חברה: EnerMotion

המצאה: HYPER APU

עלות פיתוח: 800,000$

בשלות: 6/10

כתבה: שרה פכט

אמן במה רובוטי – ערכת רובוט אנימטרוני הניתנת לתכנות

בריאן רואו בילה כמעט עשור בבניית מפלצות אנימטרוניות עבור סרטים כמו Virus, A.I., וסקובי דו 2. אז, כמעט בין לילה, נטשה הוליווד את הדמויות המכניות ועברה לרינדורי מחשב. רואו עובד כיום כיועץ טכנולוגי, אבל הוא ראה בגל המיקרו-אלקטרוניקה הזול והידידותי למשתמש שוק חדש לתחביב רובוטיקה. "פעם אלקטרוניקה ותכנות היו מחוץ להישג היד", אומר רואו. "בשש או שמונה השנים האחרונות, המצב השתנה לגמרי". לכן התחיל רואו לפתח ערכה זולה שמלמדת כל אחד רובוטיקה. הוא קורא לעבודה המתפתחת שלו רוי הרובוט.

בשלב זה, רוי הוא ראש, צוואר וזוג זרועות תחתונות. אך למרות זאת, עם כ-1,200 חלקים הנשלטים על ידי תוכנת אנימטרוניקה, הרובוט כבר נראה וזז כמו בן אדם. רואו חתך בלייזר את מסגרת הרובוט מעץ גמיש וקל על מנת לשמר על אדריכלות מורכבת ולעלויות נמוכות. 28 מנועי סרבו לא יקרים מסייעים לרוי לבצע תנועות בידיו; להניע את מפרקי כף היד, הצוואר והלסת שלו; ואפילו למצמץ.

אצבעות מיומנות שישה מנועי סרבו מעניקים לידיים עשויות העץ בחיתוך לייזר של רוי הרובוט (משמאל) טווח תנועה רחב הדומה לזה של ידי אדם

כדי לסיים לבנות את הזרועות העליונות והכתפיים של רוי, השיק רואו קמפיין מימון-המונים מוצלח ושלח למממנים שלו ערכות עשה זאת בעצמך המבוססות על הידיים והזרועות. הוא מקווה בסופו של דבר למכור ערכות בכ-300$. זה יענה על הצורך במניפולטורים זולים. "זרועות הרובוטיקה בעלות יכולת התנועה הזולות ביותר הן בטווח ה-20,000$", אומר סידהארתה סריניוואסה, רובוטיקאי באוניברסיטת קרנגי מלון.

רואו מעריך שערכת רובוט מלאה עם גוף ורגליים עשוייה לעלות 3,000$, והוא מקווה להחדיר יום אחד ברוי מספיק אינטליגנציה מלאכותית כדי שיוכל ללמוד תנועה אנושית. "אבל המטרה העיקרית שלי היא לסייע לאנשים לבנות, לתכנת ולהבין רובוטיקה", אומר רואו. "כיוון שבסופו של דבר, אנחנו הולכים לחיות בחברה רובוטית".

ממציא: בריאן רואו

חברה: Roemotion

המצאה: רוי הרובוט

עלות פיתוח: 9,000$

בשלות: 4/10

כתב: זאק זוריך

מגן מסלול תת-לווייני – חליפת חלל נוחה ומהוקצעת שעוצבה להגן על תיירים בגובה רב

במסגרת אתגר 'כפפות האסטרונאוט' של שנת 2007 של נאס"א, פגש טד סאות'רן, יצרן התלבושות את העמית המתחרה שלו ניקולאי מויסיב, בונה חליפות חלל רוסי. על אף שכל אחד מהם עזב את התחרות בידיים ריקות, הם יצרו חברות יצרניות. שנתיים לאחר מכן, הם הגישו לתחרות כפפה שהם בנו ביחד וזכו ב-100,000$.

סאות'רן ומויסיב בונים עכשיו את דור שלישי של חליפת חלל מלאה, שנקראת 3G, בתקווה לכבוש חלק מתעשיית תעופת החלל במסלול תת-לווייני – המוערכת בכ-1.6 מיליארד דולר לעשור הקרוב. בעוד חברות כמו וירג'ין גלאקטיק, SpaceX, XCOR, ו-Blue Origin מתכוננות לשגר תיירים אל החלל, סאות'רן אומר שסכנות הסביבה פתחו שוק חדש. "זה כמעט ריק מוחלט שם למעלה", הוא אומר.

מתאימה לחלל טבעת המתכת של חליפת החלל דור שני (2G) הייתה לא נוחה בזמן שכיבה, לכן סאות'רן (ומימין) ומויסיב מתכננים לשלב קסדה עם מגן פנים נפתח בחליפת ה-3G

במחיר של כ-200,000$ לחליפה, עלות חליפות החלל המודרניות גבוהות מכרטיס הטיסה עצמו למסלול התת-לווייני. הרוב משתמשים בשלפוחית פנימית מתנפחת ושכבה חיצונית אטימה ועמידה – שתי השכבות הופכות את החליפות לכבדות, מגושמות ולא גמישות. אך "נוחות היא דרישה מהותית לטיסות במסלול תת-לווייני. אנשים משלמים כסף רב מכיסם הפרטי", אומר ג'ונת'ן קלארק, יועץ רפואת חלל במכללת ביילור לרפואה.

ב-2009 התחילו סאות'רן ומויסיב לפתח חליפת חלל בעלת שכבה אחת שהם מקווים למכור בכ-50,000$. הם בונים אותה על ידי היתוך של חתיכות ניילון מצופה אוריתן – חומר עמיד, אטום לאוויר וגמיש – יחד. כשהיא מנופחת, תפרים ותומכות מתכת הממוקמים בזהירות מסייעים ללובש לשמור על גמישות, וצינורות פנימיים יוצרים מחזור אוויר לקירור. מעגנים על החלק הקדמי של החליפה ומאפשרים חיבור ציוד תומך חיים מותאם אישית.

תהליך הרישוי של נאס"א, החיוני לכל חליפה חדשה, אינו זול, לכן בשנה שעברה תרו סאות'רן ומויסיב אחר מימון-המונים. 27,000 הדולר שהם קיבלו הצליחו להביא אותם 90 אחוז מהדרך לסיום בניית האב-טיפוס, והשניים כבר החלו לבחון רכיבי מפתח לרישוי טיסה. התעשייה לקחה את זה לתשומת ליבה. "זכינו לאחרונה לביקור מהאסטרונאוט לשעבר גארט רייזמן", מומחה לבטיחות צוות בשביל SpaceX, אומר סאות'רן. "הוא ראה את חליפת הלחץ [דור שני] והתרשם למדיי".


ממציאים: טד סאות'רן, ניקולאי מויסיב

חברה: Final Frontier Design

המצאה: חליפת דור שלישי (3G)

עלות פיתוח: 300,000$

בשלות: 6/10

כתב: דייב מושר

כדור חכם – רימון יד אלחוטי לאיסוף נתונים המיועד להיזרק אל תוך שטח מסוכן

אחרי שרעש האדמה הרס את האיטי ב-2010, הגיעו צוותי איתור והצלה לפורט-אה-פרינס כדי לחפש ניצולים. פרנסיסקו אגילר, סטודנט לתואר במדיניות ציבורית בזמנו, הופתע לקרוא סיפורים אודות צוותים המסתמכים על מערכות דימות יקרות ומורכבות. "רק לכמה צוותים היו אותן, והיית צריך להיות מאומן היטב כדי להשתמש בהן", אומר אגילר. הוא השיק עד מהרה סטארט-אפ בקיימברידג', מסצ'וסטס, לפיתוח דרך פשוטה לחקור מקומות שהגישה אליהם קשה: גלאי בגודל כדור בייסבול שאפשר לזרוק ולוותר עליו.

ל-Bounce Imaging Explorer יש קליפה בולמת זעזועים שמוטמעים בה שש מצלמות, בנוסף על אשכולות נורות LED אינפרה אדומות שמאירות חדרים חשוכים (עבור המצלמות). כדי להפעיל את ה-Explorer, מקשר אותו צוות החירום לטלפון חכם או לטאבלט וזורק את הכדור אל תוך השטח המסוכן. הוא מתחיל מיד לצלם תמונות ולנסות לאתר גזי מתאן, פחמן חד-חמצני וטמפרטורות גבוהות בצורה מסוכנת. מיקרו-מעבד בתוך הכדור תופר יחד את התמונות וממיר נתונים גולמיים לשידור ב-WiFi. שניות בלבד לאחר הזריקה, תמונת פנורמה של כל החדר – משולבת באזהרות סביבתיות – מופיעה על המכשיר המסונכרן.

אגילר חשב על שימושים מעבר לאזורי אסונות טבע, כמו בניינים בוערים, משברי בני ערובה ואזורי קרב, לכן הוא חיפש לקבל משוב מלקוחות פוטנציאליים. חברת הסטארט-אפ שלו יצרה ב-18 החודשים הראשונים עשרות אבות-טיפוס, כשהיא משפרת את העיצוב אל מול הרעיונות שזרמו אליה. כשקבוצה של שוטרים העלתה את הצורך לשמוע את המתרחש בתוך חדר, למשל, הוסיף אגילר מיקרופון דיגיטלי.

שוטרים, כבאים, חיילים ובוחני מפעלים גרעיניים הציעו לבחון את המכשיר, אשר אגילר נחוש לשמור על מחיר של בין 500$ ל-1,000$. "אנחנו רוצים שהוא יהיה כמה שיותר זול כדי שניתן יהיה להשתמש בו באופן נרחב ככול שאפשר", הוא אומר.

ממציא: פרנסיסקו אגילר

חברה: Bounce Imaging

המצאה: Bounce Imaging Explorer

עלות פיתוח: לא נחשף

בשלות: 7/10

כתב: גרגורי מון

נורת איזון – נורה ביתית המופעלת על ידי שק אבנים

יותר מ-780 מיליון בני אדם מסתמכים על קרוסין כדי להאיר את בתיהם. אבל הדלק יקר והוא פולט גזים רעילים כשהוא נשרף – שלא לדבר על הסיכון שבדבר. ב-2008 החליטו מרטין רידיפורד, מעצב מוצרים ועמיתו ג'ים ריבס ליצור אלטרנטיבה זולה ובטוחה יותר.

רידיפורד ידע שמשקולת יכולה לייצר מספיק אנרגיה כדי להפעיל שעון סבא, אז למה לא אור? הוא לקח גלגל של אופניים. תלה אותו על ציר, תלה עליו כבל, חיבר צד אחד של הכבל לגלגלת טעינה של פנס המוטען בכוח מנוע טעינה קטן. ועל הקצה השני של הכבל תלה משקולת. המשקולת משכה את הכבל, שהפעיל את הגנרטור והפנס דלק.

בארבע השנים שלאחר מכן, בילו רידיפורד, ריבס וצוות קטן את שעות הפנאי שלהם בעבודה במרתף כדי לשפר את ה-GravityLight. כדי להשתמש בו, תולים את המכשיר וממלאים שקית בד ב-13ק"ג של אבנים, עפר או חומר אחר. הרמה של השקית ושחרורה גורמת לה למשוך באופן רציף את רצועה מחוררת על גלגלת הפלסטיק של ה-GravityLight; הגלגלת מפעילה סדרה של גלגלי שיניים המניעים מנוע טעינה קטן, אשר מספק כוח לנורת LED במשך כ-30 דקות.

הצוות השתמש במימון-המונים כדי לייצר 1,000 מנורות GravityLight, אותם הם מתכננים לשלוח למדינות מתפתחות לצורך ביצוע מבחני שדה – ועוד 6,000 נוספים למממנים. "זה מרגש להיות עדים לכל כך הרבה תגובות חיוביות למה שאנחנו עושים", אומר רידיפורד. פרט לכפרים מרוחקים, המנורה תוכל להיות גם שימושית באתרי מחנאות, בארונות ובכל פינה חשוכה מרוחקת מתקע, כך שרידיפורד מקווה גם למכור ברישיון גרסה לקהל הרחב בפחות מ-10$.

כיצד זה פועל

1. בעוד שקית משקולות יורדת, היא מושכת רצועה שמסובבת סדרה של גלגלי שיניים מפלסטיק.

2. גלגלי השיניים מניעים את המנוע החשמלי.

3. המנוע מפעיל נורת LED קטנה אך בהירה, ומספק תאורה מתמשכת למשך כ-30 דקות – הזמן המקסימלי שלוקח לשקית לרדת את מלוא הדרך.

4. באמצעות מחברים חיצוניים ניתן לספק כוח למכשירים בעלי צריכת חשמל נמוכה. המערכת מתוכננת לעבוד למשך אלפי מחזורי הרמה- ושחרור.

ממציאים: ג'ים ריבס, מרטין רידיפורד

חברה: Therefore

המצאה: GravityLight

עלות פיתוח: יותר מ-300,000$

בשלות: 8/10

כתבה: אמנדה טאסט

בסיס איתן – רגל תותבת שמחזירה אתלטים למגרש

במהלך מירוץ אופנועי שלג מקצועי ב-2008, בזמן שטס על פני משטח שלג מחוספס, איבד מייק שולץ שליטה על האופנוע שלו. כף רגלו השמאלית פגעה בקרקע בעצמה כל כך חזקה, שרגלו התכופפה כמעט כל הדרך בכיוון ההפוך, ריסקה את הברך וכפתה על הרופאים לכרות את הרגל ממש מעליה. "הסתכלתי על אישתי ואמרתי, 'מה אנחנו הולכים לעשות עכשיו?'", אומר שולץ. "אני ספורטאי מקצועי, ואני לא אהיה מסוגל לעשות את הדברים האלה יותר".

האינטואיציה הראשונה של שולץ הייתה נכונה: רגליים תותבות קונבנציונליות לא יכולות לעמוד בסגנון החיים האינטנסיבי שלו. לכן בתחילת 2009 הוא עיצב ובנה תותבת מסוג אחר. מאפיין המפתח שלה הוא ה-Moto Knee, אשר משתמש בבולם זעזועים של אופני הרים 250psi כדי לווסת את קשיחות המפרק באמצעות אוויר דחוס. אבל גולשי סנובורד וסקייטבורד צריכים להיו מסוגלים להפעיל גם לחץ באצבעות ומתח בקרסוליים, לכן הוסיף שולץ את ה-Versa Foot – מפרק כף רגל-קרסול שמשתמשת גם בבולם זעזועים פנאומטי כדי לחקות את התנגדות המפרק. שני החלקים משלימים חד רגל תותבת תחתונה שעמידה לזעזועים ולמים, וניתנת להתאמה אישית מהירה למגוון פעילויות אינטנסיביות.

שולץ חזר לאחרונה להתחרות וזכה במדליית זהב בתחרות ה-X Games 2013 באספן. באביב, הוא מצפה למכור את התותבת החדשה והמשופרת שלו לא רק לספורטאים קטועי רגל, אלא גם לפצועי מלחמה. "הפרויקט הזה כולו התחיל בגלל שרציתי לאפשר לעצמי לעשות דברים שרציתי לעשות, אבל הוא התפתח הרבה מעבר לזה", אומר שולץ. "אני עוזר לאנשים לעשות דברים שהם לא עשו מאז שהיו להם שתי רגליים טובות, וזה כשלעצמו שווה את זה".

ממציא: מייק שולץ

חברה: Biodapt

המצאה: Versa Foot

עלות פיתוח: 15,000$

בשלות: 9/10

כתב: קליי ווילואו

גיטרה דיגיטלית – גיטרת MIDI קומפקטית שמסייעת למוסיקאים מתחילים ללמוד לנגן

כנער, היה דן סאליבן – מהנדס האלקטרוניקה – נגן גיטרה מוכשר. אבל בניו בגיל העשרה מעדיפים להיות מוכשרים במשחקי מחשב. עם כלי נגינה ריאליסטי, חשב סאליבן, יוכל כל הזמן המושקע במשחקים כמו Rock Band לייצר מיומנות מוסיקלית מרשימה. אתה יכול להשוויץ בנגינה על גיטרה כשאתה בגילי", אומר סאליבן, כיום בן 58. "אבל לא תוכל להשאר מעבר לרמה 17".

לפני שבע שנים, עזב סאליבן את תפקיד המדען הראשי הנוח שלו בחברת פרסום משחקי מחשב כדי לפתח את ה-JamStik – גיטרה בת שישה מיתרים דיגיטלית. לצוואר הקומפקטי יש סריגים ומיתרים כמו בגיטרה אמיתית אבל הוא אינו דורש כיוון ולא מסתמך על כפתורי לחיצה כמו דגמים דיגיטליים. במקום אלה, חיישנים קטנים המוטמעים בלוח הסריגים עוקבים אחרי אצבעות המוארות על ידי 52 נורות LED אינפרה-אדומות.

כיוון שהחיישנים ממוקמים במרחק של פחות מסנטימטר זה מזה, קושחה עושה אינטרפולציה של המידע כדי לסנן אותות חופפים ולקבוע את המיקום המדוייק של כל אצבע. הם יכולים גם לעקוב אחר הכיפוף של תו בשביל טון בלוזי או אצבעות רועדות בשביל ויבראטו דרמתי. מיקרו-מעבד מובנה ממיר את הנתונים הגולמיים להוראות מוסיקליות סטנדרטיות (MIDI), אותן אנטנה אלחוטית משדרת ל-iPad או מחשב נייד מסונכרנים.

עם טווח של 1.2 ס"מ של רגישות מעל לוח הסריגים, החיישנים מזהים קצות אצבעות לפני שהן נוגעות במיתר. העובדה הזאת מאפשרת לתוכנה נלווית, כמו JamTutor עבור ה-iPad, למפות את מיקום הידיים בזמן אמת, כך שהנגנים יוכלו לתקן את עצמם. ה-JamStik פועל גם עם יותר מ-100 אפליקציות Wi-Fi, כולל Garage Band. סאליבן מקווה שכלי הנגינה, שאמור להגיע לחנויות עד סוף 2013, יעשה עבור הגיטרה את מה שהאורגן עשה עבור הפסנתר. "התקווה שלנו היא לסייע להציג לדור חדש את ההנאה שביצירת מוסיקה", אומר סאליבן, "במקום להיות רק צרכנים פאסיביים שלה".

ממציא: דן סאליבן

חברה: Zivix

המצאה: JamStik

עלות פיתוח: 100,000$

בשלות: 9/10

כתבה: אמנדה שופאק

עוד על חידושים בגליון יולי של popular science ישראל – למבצע היכרות מיוחד לגולשי HWzone.co.il