Interviews
Dr. David Zarrouk, leder af Bioinspired and Medical Robotics Laboratory – Interviewserie
Føj Unite.AI til dine foretrukne kilder på Google
David er en seniorlektor (assistant professor) på ME-afdelingen på Ben Gurion University of the Negev og leder af Bioinspired and Medical Robotics Laboratory. Hans interesser ligger i områderne biomimetik, millisystemer, miniature-robotik, fleksible og glatte interaktioner, rum-robotik, underaktuerede og minimalt aktuerede mekanismer og teoretisk kinematik.
Hvad var det, der oprindeligt tiltrak dig til robotikfeltet?
Siden min barndom har jeg altid været fascineret af maskiner. Jeg har altid forsøgt at bygge dem, og efter at have afsluttet min bacheloruddannelse i maskinteknik, var jeg begejstret for at kunne fokusere på udvikling af robotter på Ben-Gurion University of the Negev, der kan kravle inden i kroppen.
Du har en ph.d. i medicinsk robotik. Hvad er nogle af de typer af medicinske robotanvendelser, der er dig mest interessante?
Enhver anvendelse, der indebærer præcision, der kan programmeres, er en mulig kandidat til en robotløsning. To robotter, jeg har arbejdet på i fortiden, omfattede robotter, der kravlede inden i kroppen og udførte hjerneoperationer med nåle.
En af de robotter, du har skabt, hedder The Flying Star, som er en hybrid af en kravlende og en flyvende robot. Hvad var inspirationen bag denne robot?
Spredningsmekanismen i STAR-robotterne er inspireret af insekter, men inkluderer hjul, der kombinerer fordelene ved bio-inspirerede skabninger og hjulede køretøjer.
Hvad var nogle af de udfordringer ved at bygge The Flying Star?
The Flying STAR er ikke en almindelig quadcopter, da den ændrer orienteringen af sine vinger, hvilket påvirker dens generelle styredynamik. De forskellige designvariable var udfordrende i begyndelsen, og overgangen mellem fly- og køremøder krævede unikke dele, som vi selv måtte udvikle.
Jeg var imponeret over, hvor fleksibel The Flying Star er, da den kan undgå hindringer, kravle under dem, flyve over dem osv. Kan du diskutere, hvordan The Flying Star tager beslutningen om, hvilken transportform at bruge? Hvordan vælger den, om den skal kravle under eller flyve over et objekt?
The Flying STAR er oprindeligt designet til eftersøgnings- og redningsformål og til sidste miles pakkelevering. Vi udvikler algoritmer til at bestemme, hvornår man skal flyve eller køre, baseret på afstande og energikrav, men også på formen af hindringerne. Beslutningsalgoritmen, der stadig er under udvikling, vil være baseret på kamerakortlægning af omgivelserne. Hvis en åbning er høj nok til at kravle under, vil FSTAR blot køre gennem den. Ellers vil den flyve. En menneskelig operatør kan stadig være nødvendig i udfordrende, indelukkede rum (såsom murbrokker).
Min første indtryk, da jeg så videoen for den minimalt aktuerede, omkonfigurerbare, kontinuerlige spor-robot, var, at den med en kamera på dens forkant ville være perfekt til eftersøgnings- og redningsformål. Hvad er nogle af de anvendelser, du forestiller dig for en sådan robot?
Den omkonfigurerbare, kontinuerlige spor-robot er primært udviklet til eftersøgnings- og redningsformål i svært terræn, såsom murbrokker. Men den kan også anvendes til andre formål, såsom udgravning, landbrug og kravling inden i rør til industriel vedligeholdelse.
En af dine tidligere projekter er SAW, en minimalt aktueret, omkonfigurerbar, kontinuerlig spor-robot. Hvad var inspirationen bag denne robot?
SAW-robotten (single-aktuator-bølge) var oprindeligt inspireret af miniaturebiologiske organismer, der svømmer ved at bølge deres haler. At skabe denne robot var meget udfordrende. Selv om ligningerne viste, at en enkelt motor var nødvendig for at udvikle bølgemønsteret, var det ikke let at realisere dette mønster mekanisk. Jeg fandt løsningen, da jeg underviste i mekanisk design og indså, at sideprojektionen af en fjeder er en sinusfunktion, der rykker frem, når fjeden roteres
Hvor lille kunne du ultimate gøre SAW? Er det muligt at have en lignende størrelse robot i fremtiden, der kan anvendes til at rejse inden i den menneskelige krop?
Hovedformålet med SAW-robotten er at kravle inden i kroppen. Vores seneste design er mindre end 1,5 cm bredt og kan kravle inden i tyktarmen på en gris (ex-vivo). For tiden søger vi finansiering til at udvikle mindre robotter, der kan kravle inden i fordøjelsessystemet. Vi mener, det er meget muligt.
En af de observationer, jeg har gjort fra dine robotter, er, at mange af dem er baseret på enkelhed. Forsøger du bevidst at være minimalist, når det kommer til antallet af arbejdende komponenter i en robot?
Vi følger logikken om enkelhed. Et citat tilskrevet Albert Einstein siger: ”Alt skal være så enkelt som muligt, men ikke enklere”. Et mindre antal komponenter betyder bedre pålidelighed, længere levetid, højere effekttæthed og gør det meget lettere at reducere størrelsen på robotterne.
Hvad arbejder du på lige nu?
I mit laboratorium på Ben-Gurion University arbejder vi for tiden på flere projekter, der inkluderer modellering af en robot, der kan kravle inden i kroppen, serie-robotter til landbrugsformål og nogle små eftersøgnings- og redningsrobotter.
Er der noget andet, du gerne vil dele med vores læsere?
Jeg opfordrer stærkt forældre og børn til at engagere sig i mekatronik/robotik. Med i dagens teknologi er det muligt at købe brugervenlige komponenter (3D-printere, Arduino-kontrollere, motorer, sensorer osv.) til lav pris og programmere dem med tilgængelige hjemmeressourcer. Det kan være en sjov aktivitet for hele familien (især i denne periode, hvor vi er mest hjemme). Jeg opfordrer også børn til at engagere sig i naturvidenskab og brug af computere til uddannelsesformål (ikke kun spil).
Tak for interviewet. Jeg nyder virkelig at lære om din unikke tilgang til at designe virkelig innovative robotter. Læsere, der ønsker at lære mere, kan besøge Bioinspired and Medical Robotics Laboratory.
