مقابلات
د. ديفيد زاروك، مدير مختبر الروبوتات الطبية والمستوحاة من الطبيعة – سلسلة المقابلات
ديفيد هو محاضر أول (أستاذ مساعد) في قسم الهندسة الميكانيكية بجامعة بن غوريون في النقب، ومدير مختبر الروبوتات الطبية والمستوحاة من الطبيعة. اهتماماته في مجالات البيوميمتيكس، والأنظمة الصغيرة، والروبوتات الصغيرة، والتفاعلات المرنة والزلق، وروبوتات الفضاء، والآليات غير المفعلة أو المفعلة بشكل جزئي، والحركة النظرية.
ما هو الشيء الذي جذبك في البداية إلى مجال الروبوتات؟
منذ طفولتي، كنت دائمًا مهتمًا بالآلات. لقد حاولت دائمًا بناءها، وبعد تخرجتي بدرجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية، كنت مسرورًا جدًا أن أتمكن من التركيز على تطوير روبوتات في جامعة بن غوريون في النقب يمكنها الزحف داخل الجسم.
لديك دكتوراه في الروبوتات الطبية. ما هي بعض أنواع التطبيقات الروبوتية الطبية التي تثيرك أكثر؟
أي تطبيق يتطلب دقة يمكن برمجته هو مرشح محتمل لحل روبوتي. روبوتان عملت عليهما في الماضي كانا روبوتين يمكنهما الزحف داخل الجسم وتنفيذ جراحات الدماغ باستخدام الإبر.
أحد الروبوتات التي أنشأتها يسمى النجم الطائر، وهو روبوت هجين يزحف ويتحرك جواً. ما هو الإلهام وراء هذا الروبوت؟
آلية انتشار روبوتات STAR مستوحاة من الحشرات ولكنها تتضمن عجلات التي توفر ميزة الكائنات الحية والمحركات.
ما هي بعض التحديات التي واجهتها أثناء بناء النجم الطائر؟
النجم الطائر ليس روبوتًا رباعي الطائرات العادية حيث يتغير اتجاه أجنحته مما يؤثر على ديناميكيات التحكم العامة. كانت المتغيرات التصميمية صعبة في البداية، وانتقال الوضع من الطيران إلى وضع القيادة يتطلب أجزاء فريدة التي تم تطويرها من قبلنا.
لقد أعجبت بمدى مرونة النجم الطائر، يمكنه حرفيًا تجنب العوائق، والزحف تحتها، والطيران فوقها، إلخ. هل يمكنك مناقشة كيفية اتخاذ النجم الطائر قرار بشأن طريقة النقل التي يجب استخدامها؟ كيف يختار ما إذا كان سيزحف تحت جسم أو يطير فوقه؟
النجم الطائر مصمم في البداية للأغراض البحثية والإنقاذ، وتسليم الحزم في آخر ميل. نحن نطور خوارزميات لتحديد متى الطيران أو القيادة بناءً على المسافات ومتطلبات الطاقة ولكن أيضًا على شكل العائق. سيت基于 خوارزمية القرار، التي لا تزال قيد التطوير، على خريطة الكاميرا للمحيط. إذا كان هناك فتحة كافية للزحف من تحتها، سوف يمر النجم الطائر ببساطة من خلالها. وإلا، سوف يطير. قد يكون هناك حاجة إلى مشغل إنسان في المساحات المحصورة الصعبة (مثل الأنقاض).
كانت انطباعي الأول عندما رأيت مقطع فيديو روبوت المسار المستمر القابل لإعادة التشكيل مع الحد الأدنى من التفعيل، أنه مع وجود كاميرا في مقدمته سيكون مثاليًا للبحث والإنقاذ. ما هي بعض الحالات التي تتخيلها لروبوت كهذا؟
روبوت المسار المستمر القابل لإعادة التشكيل تم تطويره في البداية للأغراض البحثية والإنقاذ في التضاريس الصعبة مثل الأنقاض. ولكن يمكن استخدامه أيضًا لتطبيقات أخرى مثل الحفريات، والزراعة، والزحف داخل الأنابيب لصيانة الصناعة.
أحد مشاريعك السابقة هو SAW، روبوت مسار مستمر قابل لإعادة التشكيل مع الحد الأدنى من التفعيل. ما هو الإلهام وراء هذا الروبوت؟
روبوت SAW (موجة مفعل واحد) كان في الأصل مستوحى من الكائنات الحية الصغيرة التي تسبح bằng تذبذب ذيولها. كان إنشاء هذا الروبوت تحديًا كبيرًا. على الرغم من أن المعادلات أظهرت أن محركًا واحدًا ضروري لتطوير حركة الموجة، إلا أن تحقيق هذا الحركة ميكانيكيًا لم يكن بسيطًا. وجدت الحل عندما كنت أدرّس دورة التصميم الميكانيكي ودركت أن المشروع الجانبي لل نابض هو دالة جيبية تتقدم عندما يُدور النابض
ما مدى صغر حجم روبوت SAW في النهاية؟ هل من الممكن أن يكون هناك روبوت بحجم مماثل في المستقبل يمكن استخدامه للسفر داخل الجسم البشري؟
الغرض الرئيسي من روبوت SAW هو الزحف داخل الجسم. التصميم الأخير لدينا أقل من 1.5 سم في العرض وقادر على الزحف داخل الأمعاء في الخنزير (خارج الجسم). حاليًا، نحن نبحث عن تمويل لتطوير روبوتات أصغر يمكنها الزحف داخل الجهاز الهضمي. نعتقد أن هذا ممكن.
إحدى الملاحظات التي قمت بها من روبوتاتك هي أن العديد منها يعتمد على البساطة. هل تحاول عمدًا أن تكون منزوعًا عندما يتعلق الأمر بعدد المكونات العاملة في أي روبوت؟
نحن نتبع منطق البساطة. هناك قول يُنسَب إلى ألبرت أينشتاين يقول “يجب أن تكون كل شيء بسيطًا قدر الإمكان ولكن ليس أبسط من ذلك”. عدد أقل من المكونات يعني موثوقية أفضل، ومدة عمل أطول، وكثافة طاقة أعلى، ويسهل ذلك من تقليل حجم الروبوتات.
ماذا تعمل عليه حاليًا؟
في مختبر جامعة بن غوريون، نحن نعمل حاليًا على مشاريع متعددة تشمل نمذجة روبوت يمكنه الزحف داخل الجسم، وروبوتات سلسلة لتطبيقات زراعية، وروبوتات بحثية وإنقاذية صغيرة.
هل هناك أي شيء آخر تود مشاركته مع قراءنا؟
أشجع بشدة الآباء والأطفال على الانخراط في الميكاترونكس / الروبوتات. مع تكنولوجيا اليوم، من الممكن شراء مكونات سهلة الاستخدام (طابعات ثلاثية الأبعاد، متحكمات أردوينو، محركات، مستشعرات، إلخ) بتكلفة منخفضة وبرمجتها باستخدام الموارد المتاحة في المنزل. يمكن أن يكون هذا نشاطًا ممتعًا للعائلة بأكملها (特别 في هذه الفترة حيث نحن معظم الوقت في المنزل). أ鼓ّش أيضًا الأطفال على الانخراط في العلوم واستخدام الكمبيوتر لأغراض تعليمية (وليس فقط الألعاب).
شكرًا على المقابلة. أنا أستمتع بتعلم المزيد عن نهجك الفريد لتصميم روبوتات مبتكرة حقًا. القراء الذين يرغبون في معرفة المزيد يجب أن يزوروا مختبر الروبوتات الطبية والمستوحاة من الطبيعة.
