Interviews
Dr. David Zarrouk, Direktor des Bioinspired and Medical Robotics Laboratory – Interview-Serie
Unite.AI zu deinen bevorzugten Quellen auf Google hinzufügen
David ist ein Senior Lecturer (Assistant Professor) am ME-Department der Ben-Gurion-Universität des Negev und Direktor des Bioinspired and Medical Robotics Laboratory. Seine Interessen liegen in den Bereichen Biomimetik, Millisysteme, Miniatur-Robotik, flexible und rutschige Interaktionen, Raum-Robotik, unteraktuierte und minimal aktuierte Mechanismen und theoretische Kinematik.
Was hat Sie ursprünglich zum Bereich der Robotik hingezogen?
Seit meiner Kindheit war ich immer fasziniert von Maschinen. Ich habe immer versucht, sie zu bauen, und nach meinem Abschluss in Maschinenbau an der Ben-Gurion-Universität des Negev war ich begeistert, mich auf die Entwicklung von Robotern konzentrieren zu können, die in den Körper kriechen können.
Sie haben einen Ph.D. in medizinischer Robotik. Welche Arten von medizinischen Roboter-Anwendungen begeistern Sie am meisten?
Jede Anwendung, die Präzision erfordert und programmiert werden kann, ist ein möglicher Kandidat für eine robotische Lösung. Zwei Roboter, an denen ich in der Vergangenheit gearbeitet habe, waren solche, die in den Körper kriechen und Gehirn-Operationen mit Nadeln durchführen.
Einer der Roboter, den Sie entwickelt haben, heißt The Flying Star, ein Hybrid-Roboter, der kriechen und fliegen kann. Was war die Inspiration hinter diesem Roboter?
Der Spreizmechanismus der STAR-Roboter ist von Insekten inspiriert, aber enthält Räder, die die Vorteile bio-inspirierter Kreaturen und rädergetriebener Fahrzeuge kombinieren.
Welche Herausforderungen gab es beim Bau von The Flying Star?
The Flying STAR ist kein regulärer Quadrocopter, da er die Orientierung seiner Flügel ändert, was die allgemeine Steuerungsdynamik beeinflusst. Die verschiedenen Designvariablen waren anfangs herausfordernd, und der Übergang zwischen Flug- und Fahrmodus erforderte einzigartige Teile, die wir selbst entwickeln mussten.
Ich war beeindruckt von der Vielseitigkeit von The Flying Star, es kann Hindernisse ausweichen, darunter kriechen, darüber fliegen usw. Können Sie erklären, wie The Flying Star entscheidet, welche Transportart zu verwenden ist? Wie entscheidet es, ob es unter einem Objekt hindurchkriechen oder darüber fliegen soll?
The Flying STAR ist ursprünglich für Such- und Rettungszwecke sowie für die letzte Meile der Paketzustellung entwickelt worden. Wir entwickeln Algorithmen, um zu bestimmen, wann man fliegen oder fahren soll, basierend auf Entfernungen und Energieanforderungen, aber auch auf der Form des Hindernisses. Der Entscheidungsalgorithmus, der noch entwickelt wird, basiert auf der Kamerakartierung der Umgebung. Wenn eine Öffnung hoch genug ist, um darunter hindurchzukriechen, wird der FSTAR einfach durchfahren. Andernfalls wird er fliegen. Ein menschlicher Operator kann noch in schwierigen, engen Räumen (wie Trümmern) erforderlich sein.
Mein erster Eindruck, als ich das Video für den Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot sah, war, dass er mit einer Kamera an seinem Helm ideal für Such- und Rettungseinsätze wäre. Welche Anwendungsfälle stellen Sie sich für einen solchen Roboter vor?
Der rekonfigurierbare kontinuierliche Spur-Roboter ist hauptsächlich für Such- und Rettungszwecke in schwierigem Gelände wie Trümmern entwickelt worden. Er kann jedoch auch für andere Anwendungen wie Ausgrabungen, Landwirtschaft und das Kriechen in Rohren für die industrielle Wartung verwendet werden.
Eines Ihrer früheren Projekte ist SAW, ein Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot. Was war die Inspiration hinter diesem Roboter?
Der SAW-Roboter (Single-Actuator-Wave) war ursprünglich von kleinen biologischen Organismen inspiriert, die durch Wellenbewegungen ihrer Schwänze schwimmen. Die Entwicklung dieses Roboters war sehr herausfordernd. Obwohl die Gleichungen zeigten, dass ein einzelner Motor erforderlich ist, um die Wellenbewegung zu entwickeln, war es nicht einfach, diese Bewegung mechanisch zu realisieren. Ich fand die Lösung, als ich den Kurs Maschinenbau unterrichtete und erkannte, dass die Seitenprojektion einer Feder eine Sinusfunktion ist, die fortschreitet, wenn die Feder rotiert wird.
Wie klein könnten Sie SAW letztendlich machen? Ist es möglich, einen ähnlich großen Roboter in der Zukunft zu entwickeln, der in den menschlichen Körper reisen könnte?
Der Hauptzweck des SAW-Roboters ist es, in den Körper zu kriechen. Unser neuestes Design ist weniger als 1,5 cm breit und kann in den Darm eines Schweins (ex vivo) kriechen. Derzeit suchen wir nach Fördermitteln, um kleinere Roboter zu entwickeln, die in das Verdauungssystem kriechen können. Wir glauben, dass dies sehr möglich ist.
Eine der Beobachtungen, die ich an Ihren Robotern gemacht habe, ist, dass viele von ihnen auf Einfachheit basieren. Versuchen Sie absichtlich, minimalistisch zu sein, wenn es um die Anzahl der funktionierenden Komponenten in einem Roboter geht?
Wir folgen der Logik der Einfachheit. Ein Zitat, das Albert Einstein zugeschrieben wird, lautet: “Alles sollte so einfach wie möglich sein, aber nicht einfacher”. Eine geringere Anzahl von Komponenten bedeutet bessere Zuverlässigkeit, längere Lebensdauer, höhere Leistungsdichte und macht es viel einfacher, die Größe der Roboter zu reduzieren.
Was arbeiten Sie derzeit an?
In meinem Labor an der Ben-Gurion-Universität arbeiten wir derzeit an mehreren Projekten, darunter die Modellierung eines Roboters, der in den Körper kriechen kann, serielle Roboter für landwirtschaftliche Anwendungen und einige kleine Such- und Rettungs-Roboter.
Gibt es noch etwas, das Sie unseren Lesern mitteilen möchten?
Ich ermutige Eltern und Kinder, sich mit Mechatronik/Robotik zu beschäftigen. Mit der heutigen Technologie ist es möglich, benutzerfreundliche Komponenten (3D-Drucker, Arduino-Controller, Motoren, Sensoren usw.) zu niedrigen Kosten zu kaufen und sie mit verfügbaren Haushaltsressourcen zu programmieren. Es kann eine unterhaltsame Aktivität für die ganze Familie sein (insbesondere in dieser Zeit, in der wir meist zu Hause sind). Ich ermutige auch Kinder, sich mit Naturwissenschaften und der Nutzung von Computern für Bildungszwecke (nicht nur für Spiele) zu beschäftigen.
Vielen Dank für das Interview. Ich genieße es wirklich, mehr über Ihren einzigartigen Ansatz zum Entwerfen von wirklich innovativen Robotern zu erfahren. Leser, die mehr erfahren möchten, sollten das Bioinspired and Medical Robotics Laboratory besuchen.
