Dr David Zarrouk, directeur du Laboratoire de robotique bioinspirée et médicale – Série d'entrevues

David est maître de conférences (professeur adjoint) au département ME de l'Université Ben Gourion du Néguev et directeur du Laboratoire de robotique bioinspirée et médicale. Ses intérêts portent sur les domaines du biomimétique, des millisystèmes, de la robotique miniature, des interactions flexibles et glissantes, de la robotique spatiale, des mécanismes sous-actionnés et minimalement actionnés et de la cinématique théorique.

Qu'est-ce qui vous a initialement attiré dans le domaine de la robotique ?

Depuis mon enfance, j'ai toujours été fasciné par les machines. J'ai toujours essayé de les construire et finalement, après avoir obtenu mon baccalauréat en génie mécanique, j'ai été ravi de pouvoir me concentrer sur le développement de robots à l'Université Ben Gourion du Néguev qui peuvent ramper à l'intérieur du corps.

Vous avez un doctorat. en robotique médicale. Quels sont les types d'applications de robotique médicale qui vous passionnent le plus ?

Toute application impliquant une précision programmable est un candidat possible pour une solution robotique. Deux robots sur lesquels j'ai travaillé dans le passé impliquaient ceux qui rampent à l'intérieur du corps et effectuent des chirurgies cérébrales à l'aide d'aiguilles.

Un robot que vous avez créé s'appelle The Flying Star, qui est un robot hybride rampant et volant. Quelle a été l'inspiration derrière ce robot ?

Le mécanisme d'étalement des robots STAR est inspiré des insectes mais comprend des roues qui combinent les avantages des créatures bio-inspirées et des véhicules à roues.

Quels ont été certains des défis derrière la construction de The Flying Star ?

Le Flying STAR n'est pas un quadricoptère ordinaire car il change l'orientation de ses ailes, ce qui influence sa dynamique de contrôle générale. Les différentes variables de conception étaient difficiles au début et la transition entre les modes de vol et de conduite nécessitait des pièces uniques que nous devions développer par nous-mêmes.

J'ai été impressionné par la polyvalence de The Flying Star, il peut littéralement esquiver les obstacles, ramper en dessous, voler au-dessus d'eux, etc. Pouvez-vous expliquer comment The Flying Star prend la décision sur le mode de transport à utiliser ? Comment choisit-il de ramper sous un objet ou de voler par-dessus ?

La STAR volante est initialement conçue à des fins de recherche et de sauvetage et pour la livraison de colis sur le dernier kilomètre. Nous développons des algorithmes pour déterminer quand voler ou conduire en fonction des distances et des besoins énergétiques mais aussi de la forme de l'obstacle. L'algorithme de décision, qui est encore en cours de développement, sera basé sur la cartographie par caméra de l'environnement. Si une ouverture est suffisamment haute pour ramper en dessous, le FSTAR la traversera simplement. Sinon, il volera. Un opérateur humain peut encore être nécessaire dans des espaces confinés difficiles (tels que des décombres).

Ma première impression lorsque j'ai vu la vidéo du robot à chenilles continues reconfigurable à actionnement minimal, c'est qu'avec une caméra à sa barre, il serait parfait pour la recherche et le sauvetage. Quels sont les cas d'utilisation que vous envisagez pour un tel robot ?

Le robot à voie continue reconfigurable est principalement développé à des fins de recherche et de sauvetage sur des terrains difficiles tels que les décombres. Mais il peut également être utilisé pour d'autres applications telles que l'excavation, l'agriculture et le rampage à l'intérieur des conduites pour la maintenance industrielle.

L'un de vos projets précédents est SAW, un robot à chenilles continues reconfigurable à actionnement minimal. Quelle a été l'inspiration derrière ce robot ?

Le robot SAW (single actuator wave) s'inspire à l'origine d'organismes biologiques miniatures qui nagent en ondulant leur queue. La création de ce robot était très difficile. Bien que les équations aient montré qu'un seul moteur est nécessaire pour développer le mouvement des vagues, réaliser ce mouvement mécaniquement n'était pas simple. J'ai trouvé la solution lorsque j'enseignais le cours Conception mécanique et j'ai réalisé que la projection latérale d'un ressort est une fonction sinusoïdale qui avance lorsque le ressort tourne

À quel point pourriez-vous finalement faire SAW ? Est-il possible d'avoir un robot de taille similaire à l'avenir qui pourrait être utilisé pour voyager à l'intérieur du corps humain ?

Le but principal du robot SAW est de ramper à l'intérieur du corps. Notre dernière conception mesure moins de 1.5 cm de large et est capable de ramper à l'intérieur de l'intestin du porc (ex-vivo). Actuellement, nous recherchons des financements pour développer des robots plus petits pour ramper à l'intérieur du système digestif. Nous croyons que c'est très possible.

L'une des observations que j'ai faites à partir de vos robots est que beaucoup d'entre eux sont basés sur la simplicité. Essayez-vous intentionnellement d'être minimaliste en ce qui concerne le nombre de composants fonctionnels dans un robot ?

Nous suivons la logique de la simplicité. Un dicton attribué à Albert Einstein dit "Tout devrait être aussi simple que possible mais pas plus simple". Un plus petit nombre de composants signifie une meilleure fiabilité, une durée de vie plus longue, une densité de puissance plus élevée et facilite grandement la réduction de la taille des robots.

Sur quoi travailles-tu actuellement?

Dans mon laboratoire de l'Université Ben Gourion, nous travaillons actuellement sur plusieurs projets qui incluent la modélisation d'un robot qui peut ramper à l'intérieur du corps, des robots en série pour des applications agricoles et quelques petits robots de recherche et de sauvetage.

Avez-vous autre chose à partager avec nos lecteurs ?

J'encourage fortement les parents et les enfants à s'engager dans la mécatronique/robotique. Avec la technologie d'aujourd'hui, il est possible d'acheter des composants conviviaux (imprimantes 3D, contrôleurs arduino, moteurs, capteurs, etc.) à faible coût et de les programmer avec les ressources disponibles à la maison. Cela peut être une activité amusante pour toute la famille (surtout en cette période où nous sommes majoritairement à la maison). J'encourage également les enfants à s'engager dans les sciences et l'utilisation des ordinateurs à des fins éducatives (pas seulement pour les jeux).

Merci pour l'interview. J'aime vraiment découvrir votre approche unique de la conception de robots vraiment innovants. Les lecteurs qui souhaitent en savoir plus doivent visiter le Laboratoire de robotique bioinspirée et médicale.