Dr. David Zarrouk, direktor Laboratorija za bioinspiriranu i medicinsku robotiku – serija intervjua

David je viši predavač (docent) na odjelu ME Sveučilišta Ben Gurion u Negevu i direktor Laboratorij za bioinspiriranu i medicinsku robotiku. Njegovi interesi su interesi u područjima biomimetike, milisustava, minijaturne robotike, fleksibilnih i skliskih interakcija, svemirske robotike, podaktiviranih i minimalno aktiviranih mehanizama i teorijske kinematike.

Što vas je na početku privuklo području robotike?

Od djetinjstva sam uvijek bio fasciniran strojevima. Uvijek sam ih pokušavao izraditi i na kraju, nakon što sam diplomirao strojarstvo, bio sam oduševljen što se mogu usredotočiti na razvoj robota na Sveučilištu Ben-Gurion u Negevu koji mogu puzati unutar tijela.

 

Imate doktorat znanosti u medicinskoj robotici. Koje su neke od vrsta medicinskih robotskih aplikacija koje vas najviše oduševljavaju?

Svaka aplikacija koja uključuje preciznost koja se može programirati mogući je kandidat za robotsko rješenje. Dva robota na kojima sam radio u prošlosti uključivali su one koji pužu unutar tijela i izvode operacije mozga pomoću igala.

 

Jedan robot kojeg ste izradili zove se The Flying Star, a hibrid je puzajućeg i letećeg robota. Koja je bila inspiracija iza ovog robota?

Mehanizam širenja robota STAR inspiriran je kukcima, ali uključuje kotače koji kombiniraju prednosti biološki inspiriranih bića i vozila na kotačima.

Koji su bili neki od izazova iza izgradnje Leteće zvijezde?

Flying STAR nije obični quadcopter jer mijenja orijentaciju svojih krila što utječe na opću dinamiku upravljanja. Različite varijable dizajna bile su izazovne na početku i prijelaz između načina letenja i načina vožnje zahtijevao je jedinstvene dijelove koje smo morali sami razviti.

 

Impresioniralo me koliko je The Flying Star svestran, može doslovno izbjeći prepreke, puzati ispod njih, letjeti iznad njih, itd. Možete li raspraviti o tome kako The Flying Star donosi odluku o tome koji će način prijevoza koristiti? Kako odlučuje hoće li puzati ispod objekta ili letjeti preko njega?

Flying STAR je prvotno dizajniran za potrebe potrage i spašavanja te za dostavu paketa zadnje milje. Razvijamo algoritme za određivanje kada letjeti ili voziti na temelju udaljenosti i energetskih zahtjeva, ali i oblika prepreke. Algoritam odlučivanja, koji se još uvijek razvija, temeljit će se na mapiranju okoline kamerom. Ako je otvor dovoljno visok da se može uvući ispod njega, FSTAR će jednostavno proći kroz njega. Inače će letjeti. Ljudski operater i dalje može biti potreban u zahtjevnim zatvorenim prostorima (kao što je ruševina).

 

Moj prvi dojam kada sam vidio video za minimalno pokrenutog rekonfigurabilnog kontinuiranog robota za tračnice je da bi s kamerom na čelu bio savršen za potragu i spašavanje. Koje slučajeve korištenja predviđate za takvog robota?

Rekonfigurabilni robot s kontinuiranim tragovima prvenstveno je razvijen za potrebe potrage i spašavanja na teškom terenu kao što je ruševina. No, može se koristiti i za druge primjene kao što su iskopavanje, poljoprivreda i puzanje unutar cijevi za industrijsko održavanje.

Jedan od vaših prethodnih projekata je SAW, rekonfigurabilni kontinuirani robot s minimalnim pokretanjem. Koja je bila inspiracija iza ovog robota?

Robot SAW (single actuator wave) izvorno je inspiriran minijaturnim biološkim organizmima koji plivaju mašući svojim repovima. Stvaranje ovog robota bilo je vrlo izazovno. Iako su jednadžbe pokazale da je za razvoj valnog gibanja potreban jedan motor, mehanička realizacija ovog gibanja nije bila jednostavna. Rješenje sam pronašao dok sam predavao kolegij Strojarski dizajn i shvatio da je bočna projekcija opruge sinusna funkcija koja napreduje kada se opruga okreće

Koliko mali biste u konačnici mogli napraviti SAW? Je li moguće u budućnosti imati robota slične veličine koji bi se mogao koristiti za putovanje unutar ljudskog tijela?

Glavna svrha robota SAW je puzanje unutar tijela. Naš najnoviji dizajn širok je manje od 1.5 cm i sposoban je puzati unutar crijeva svinje (ex-vivo). Trenutačno tražimo sredstva za razvoj manjih robota koji će puzati unutar probavnog sustava. Vjerujemo da je to vrlo moguće.

 

Jedno od zapažanja koje sam napravio na temelju vaših robota je da se mnogi od njih temelje na jednostavnosti. Pokušavate li namjerno biti minimalistički kada je u pitanju broj radnih komponenti u bilo kojem robotu?

Slijedimo logiku jednostavnosti. Izreka koja se pripisuje Albertu Einsteinu kaže "Sve bi trebalo biti što jednostavnije, ali ne jednostavnije". Manji broj komponenti znači veću pouzdanost, dulji radni vijek, veću gustoću snage i znatno olakšava smanjenje veličine robota.

 

Na čemu trenutno radite?

U mom laboratoriju Sveučilišta Ben-Gurion trenutno radimo na više projekata koji uključuju modeliranje robota koji može puzati unutar tijela, serijskih robota za poljoprivredne primjene i nekih malih robota za potragu i spašavanje.

 

Želite li još nešto podijeliti s našim čitateljima?

Snažno potičem roditelje i djecu da se bave mehatronikom/robotikom. S današnjom tehnologijom moguće je kupiti komponente jednostavne za korištenje (3D pisače, arduino kontrolere, motore, senzore, itd.) po niskoj cijeni i programirati ih dostupnim kućnim resursima. To može biti zabavna aktivnost za cijelu obitelj (posebno u ovo vrijeme kada smo uglavnom kod kuće). Također potičem djecu da se bave znanošću i korištenjem računala u obrazovne svrhe (ne samo u igricama).

Hvala vam na razgovoru. Zaista uživam učiti o vašem jedinstvenom pristupu dizajniranju istinski inovativne robotike. Čitatelji koji žele saznati više trebali bi posjetiti Laboratorij za bioinspiriranu i medicinsku robotiku.