تقديم العرض الوظيفي
د. ديفيد زروق ، مدير مختبر الروبوتات الطبية المستوحاة من علم الأحياء - سلسلة مقابلات
ديفيد محاضر أول (أستاذ مساعد) في قسم الشرق الأوسط بجامعة بن غوريون في النقب ، ومدير مختبر الروبوتات الحيوية والطبية. تتركز اهتماماته في مجالات المحاكاة الحيوية ، والأنظمة الصغيرة ، والروبوتات المصغرة ، والتفاعلات المرنة والزلقة ، وروبوتات الفضاء ، والآليات غير الفعالة والمحفزة بالحد الأدنى ، وعلم الحركة النظرية.
ما الذي جذبك في البداية إلى مجال الروبوتات؟
منذ طفولتي ، كنت دائمًا مفتونًا بالآلات. حاولت دائمًا بناءها ، وفي النهاية بعد التخرج مع درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية ، شعرت بسعادة غامرة لأنني قادر على التركيز على تطوير الروبوتات في جامعة بن غوريون في النقب التي يمكنها الزحف داخل الجسم.
لديك دكتوراه. في الروبوتات الطبية. ما هي بعض أنواع التطبيقات الروبوتية الطبية التي تثير حماسك أكثر؟
أي تطبيق يتضمن الدقة التي يمكن برمجتها هو مرشح محتمل لحل آلي. كان الروبوتان اللذان عملت عليهما في الماضي يشتملان على أولئك الذين يزحفون داخل الجسم ويقومون بإجراء عمليات جراحية في الدماغ باستخدام الإبر.
روبوت واحد قمت بإنشائه يسمى The Flying Star وهو روبوت هجين للزحف والطيران. ما هو مصدر إلهام هذا الروبوت؟
آلية الامتداد لروبوتات STAR مستوحاة من الحشرات ولكنها تتضمن عجلات تجمع بين مزايا المخلوقات المستوحاة من الحياة والمركبات ذات العجلات.
ما هي بعض التحديات التي كانت وراء بناء The Flying Star؟
لا تعتبر Flying STAR طائرة كوادكوبتر عادية لأنها تغير اتجاه أجنحتها مما يؤثر على ديناميكيات التحكم العامة فيها. كانت متغيرات التصميم المختلفة صعبة في البداية ، وكان الانتقال بين الطيران إلى أوضاع القيادة يتطلب أجزاء فريدة كان علينا تطويرها بأنفسنا.
لقد تأثرت بمدى تنوع The Flying Star ، حيث يمكنه تفادي العقبات ، والزحف تحتها ، والتحليق فوقها ، وما إلى ذلك. هل يمكنك مناقشة كيفية اتخاذ The Flying Star قرارًا بشأن وسيلة النقل التي يجب استخدامها؟ كيف تختار ما إذا كانت ستزحف تحت شيء ما أو تطير من فوق؟
تم تصميم Flying STAR في البداية لأغراض البحث والإنقاذ ولتوصيل الطرود في الميل الأخير. نحن نعمل على تطوير خوارزميات لتحديد كيفية الطيران أو القيادة بناءً على المسافات ومتطلبات الطاقة ولكن أيضًا على شكل العائق. ستستند خوارزمية القرار ، التي لا تزال قيد التطوير ، على رسم خرائط الكاميرا للمحيط. إذا كانت الفتحة عالية بما يكفي للزحف تحتها ، فإن FSTAR سوف تمر ببساطة من خلالها. خلاف ذلك ، سوف تطير. قد لا تزال هناك حاجة إلى عامل بشري في تحدي الأماكن الضيقة (مثل الأنقاض).
انطباعي الأول عندما شاهدت مقطع الفيديو الخاص بالروبوت المتواصل القابل للتكوين القابل للتشكيل بأدنى حد ممكن ، هو أنه مع وجود كاميرا على رأسه ، فإنه سيكون مثالياً للبحث والإنقاذ. ما هي بعض حالات الاستخدام التي تتخيلها لمثل هذا الروبوت؟
تم تطوير روبوت المسار المستمر القابل لإعادة التشكيل بشكل أساسي لأغراض البحث والإنقاذ في التضاريس الصعبة مثل الركام. ولكن يمكن استخدامه أيضًا في تطبيقات أخرى مثل الحفر والزراعة والزحف داخل الأنابيب للصيانة الصناعية.
أحد مشاريعك السابقة هو SAW ، وهو روبوت ذو مسار مستمر وقابل للتشكيل بأدنى حد ممكن. ما هو مصدر إلهام هذا الروبوت؟
تم استلهام الروبوت SAW (موجة المحرك الفردي) في الأصل من كائن حيوي مصغر يسبح عن طريق تمويج ذيوله. كان إنشاء هذا الروبوت أمرًا صعبًا للغاية. على الرغم من أن المعادلات أظهرت أن هناك حاجة إلى محرك واحد لتطوير حركة الموجة ، فإن إدراك هذه الحركة ميكانيكيًا لم يكن سهلاً. لقد وجدت الحل عندما كنت أقوم بتدريس دورة التصميم الميكانيكي وأدركت أن الإسقاط الجانبي للزنبرك هو وظيفة جيبية تتقدم عندما يدور الزنبرك
ما مدى صغر حجم يمكنك جعل SAW في النهاية؟ هل من الممكن أن يكون لديك روبوت بحجم مماثل في المستقبل يمكن استخدامه للتنقل داخل جسم الإنسان؟
الغرض الرئيسي من الروبوت SAW هو الزحف داخل الجسم. يبلغ عرض أحدث تصميم لدينا أقل من 1.5 سم ويمكنه الزحف داخل أمعاء الخنزير (خارج الجسم الحي). في الوقت الحالي ، نسعى للحصول على تمويل لتطوير روبوتات أصغر للزحف داخل الجهاز الهضمي. نعتقد أن هذا ممكن جدا.
من الملاحظات التي قدمتها من روبوتاتك أن العديد منها مبني على البساطة. هل تحاول عن قصد أن تكون بسيطًا عندما يتعلق الأمر بعدد المكونات العاملة في أي روبوت؟
نحن نتبع منطق البساطة. يقول المثل المنسوب لألبرت أينشتاين "يجب أن يكون كل شيء بسيطًا قدر الإمكان ولكن ليس أبسط". يعني العدد الأصغر من المكونات موثوقية أفضل وعمر عمل أطول وكثافة طاقة أعلى ويجعل تقليل حجم الروبوتات أسهل بكثير.
ما الذي تعمل عليه حاليا؟
في مختبر جامعة بن غوريون الخاص بي ، نعمل حاليًا على مشاريع متعددة تشمل نمذجة روبوت يمكنه الزحف داخل الجسم ، وروبوتات متسلسلة للتطبيقات الزراعية وبعض روبوتات البحث والإنقاذ الصغيرة.
أي شيء آخر تود مشاركته مع قرائنا؟
أنا أشجع الآباء والأطفال بشدة على الانخراط في الميكاترونيك / الروبوتات. مع تكنولوجيا اليوم ، من الممكن شراء مكونات سهلة الاستخدام (طابعات ثلاثية الأبعاد ، وأجهزة تحكم اردوينو ، ومحركات ، وأجهزة استشعار ، وما إلى ذلك) بتكلفة منخفضة وبرمجتها باستخدام الموارد المنزلية المتاحة. يمكن أن يكون نشاطًا ممتعًا لجميع أفراد الأسرة (خاصة في هذه الفترة الزمنية التي نتواجد فيها غالبًا في المنزل). أنا أيضًا أشجع الأطفال على الانخراط في العلوم واستخدام أجهزة الكمبيوتر للأغراض التعليمية (وليس فقط الألعاب).
أشكركم على هذه المقابلة. أنا أستمتع حقًا بالتعرف على نهجك الفريد في تصميم الروبوتات المبتكرة حقًا. يجب على القراء الذين يرغبون في معرفة المزيد زيارة موقع مختبر الروبوتات الحيوية والطبية.
