Rozhovory
Dr. David Zarrouk, ředitel laboratoře Bioinspired and Medical Robotics – rozhovor
Přidejte Unite.AI mezi své preferované zdroje na Google
David je senior lektor (asistent profesora) na katedře strojního inženýrství Ben Gurionovy univerzity v Negevu a ředitel laboratoře Bioinspired and Medical Robotics Laboratory. Jeho zájmy jsou v oblastech biomimetiky, millisystémů, miniaturizace robotiky, flexibilních a kluzkých interakcí, robotiky pro vesmír, podaktualizovaných a minimálně aktualizovaných mechanismů a teoretické kinematiky.
Co vás původně přitáhlo k oboru robotiky?
Od dětství jsem byl fascinován stroji. Vždy jsem se snažil je postavit a nakonec, po dokončení bakalářského studia strojního inženýrství, jsem byl nadšen, že mohu na Ben Gurionově univerzitě v Negevu vyvíjet roboty, které mohou proniknout do lidského těla.
Máte doktorát z medicínské robotiky. Jaké typy medicínských aplikací robotiky vás nejvíce fascinují?
Každá aplikace, která vyžaduje přesnost, která může být naprogramována, je potenciálním kandidátem pro robotické řešení. Dva roboti, na kterých jsem v minulosti pracoval, byly roboty, které pronikly do těla a prováděly mozkové operace pomocí jehel.
Jedním z vašich robotů je The Flying Star, který je hybridním robotem pro lezení a létání. Jaký byl inspirační zdroj pro tento robot?
Mechanismus rozložení robotů STAR je inspirován hmyzem, ale zahrnuje kola, která kombinují výhody bio-inspirovaných tvorů a vozidel s koly.
Jaké byly některé z výzev spojených s vývojem The Flying Star?
The Flying STAR není běžný kvadrokoptéra, protože mění orientaci svých křídel, což ovlivňuje jeho obecnou dynamiku řízení. Různé návrhové proměnné byly na začátku výzva a přechod mezi létáním a jízdou vyžadoval unikátní součásti, které jsme museli vyvinout sami.
Byl jsem ohromen tím, jak je The Flying Star univerzální, může se vyhnout překážkám, proplížit se pod nimi, letět nad nimi atd. Můžete diskutovat o tom, jak The Flying Star rozhoduje o způsobu dopravy? Jak rozhodne, zda se má proplížit pod překážkou nebo letět nad ní?
The flying STAR je původně navržen pro účely vyhledávání a záchrany a také pro doručování balíků na poslední míli. Rozvíjíme algoritmy pro určení, kdy letět nebo jet, na základě vzdáleností a energetických požadavků, ale také na základě tvaru překážky. Rozhodovací algoritmus, který je stále ve vývoji, bude založen na mapování okolí pomocí kamery. Pokud je otevření dostatečně vysoké, aby se proplížil pod ním, FSTAR jednoduše projede skrz něj. Jinak letí. Lidský operátor může být stále potřebný v náročných prostorech (jako je sutina).
Můj první dojem, když jsem viděl video Minimálně akčně rekonfigurovatelného robotu s kontinuální tratí, byl, že by s kamerou na jeho helmě byl ideální pro vyhledávání a záchrany. Jaké jsou některé případy použití, které si pro takový robot představujete?
Rekonfigurovatelný robot s kontinuální tratí je primárně vyvinut pro účely vyhledávání a záchrany v obtížném terénu, jako je sutina. Ale může být také použit pro jiné aplikace, jako je výkop, zemědělství a proplížení do potrubí pro údržbu průmyslových zařízení.
Jedním z vašich předchozích projektů je SAW, Minimálně akčně rekonfigurovatelný robot s kontinuální tratí. Jaký byl inspirační zdroj pro tento robot?
Robot SAW (jednoduchý akčně vlnový) byl původně inspirován miniaturními biologickými organismy, které plavou pomocí vlnění svých ocasů. Vytvoření tohoto robotu bylo velmi náročné. Ačkoli rovnice ukazovaly, že je potřeba pouze jeden motor pro vývoj vlnového pohybu, mechanické provedení tohoto pohybu nebylo jednoduché. Našel jsem řešení, když jsem učil kurz Mechanický design a uvědomil jsem si, že boční projekce pružiny je sinusová funkce, která postupuje, když se pružina otočí.
Jak malé můžete nakonec udělat SAW? Je možné mít podobně velký robot v budoucnu, který by mohl být použit pro cestování uvnitř lidského těla?
Hlavním účelem robotu SAW je proplížit se do těla. Naše poslední design je méně než 1,5 cm široký a je schopen proplížit se do střeva prasete (ex-vivo). V současné době hledáme financování pro vývoj menších robotů, které by mohly proplížit se do trávicího systému. Věříme, že je to velmi možné.
Jedna z pozorování, které jsem učinil z vašich robotů, je, že mnohé z nich jsou založeny na jednoduchosti. Úmyslně se snažíte být minimalisté, pokud jde o počet funkčních součástí v každém robotu?
Sledujeme logiku jednoduchosti. Říká se, že Albert Einstein řekl: “Everything should be as simple as possible, but not simpler” (česky: “Vše by mělo být tak jednoduché, jak je to možné, ale ne jednodušší”). Menší počet součástí znamená lepší spolehlivost, delší životnost, vyšší hustotu energie a usnadňuje snižování velikosti robotů.
Na čem aktuálně pracujete?
V mé laboratoři na Ben Gurionově univerzitě aktuálně pracujeme na několika projektech, včetně modelování robotu, který může proplížit se do těla, sériových robotů pro zemědělské aplikace a některých malých robotů pro vyhledávání a záchrany.
Je něco jiného, co byste rádi sdíleli se našimi čtenáři?
Silně doporučuji rodičům a dětem, aby se zapojili do mechatroniky/robotiky. S dnešní technologií je možné koupit uživatelsky přívětivé součásti (3D tiskárny, arduino kontroléry, motory, senzory atd.) za nízkou cenu a programovat je pomocí dostupných domácích zdrojů. Může to být zábavná aktivita pro celou rodinu (zejména v této době, kdy jsme většinou doma). Také doporučuji dětem, aby se zapojily do věd a používání počítačů pro vzdělávací účely (nejen pro hraní her).
Děkuji za rozhovor. Skutečně si užívám učení o vašem unikátním přístupu k navrhování skutečně inovativních robotů. Čtenáři, kteří si chtějí dozvědět více, by měli navštívit Bioinspired and Medical Robotics Laboratory.
