Interviste
Dr. David Zarrouk, Direttore del Laboratorio di Robotica Medica e Bioispirata – Serie di Interviste
David è un Senior Lecturer (professore assistente) presso il dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università Ben Gurion del Negev, e direttore del Laboratorio di Robotica Medica e Bioispirata. I suoi interessi sono nel campo della biomimetica, millisistemi, robotica in miniatura, interazioni flessibili e scivolose, robotica spaziale, meccanismi sottostimati e minimamente azionati e cinematica teorica.
Cosa ti ha inizialmente attirato verso il campo della robotica?
Fin dalla mia infanzia, sono sempre stato affascinato dalle macchine. Ho sempre cercato di costruirle e, dopo aver conseguito la laurea in Ingegneria Meccanica, sono stato entusiasta di potermi concentrare sullo sviluppo di robot all’Università Ben-Gurion del Negev che potessero strisciare all’interno del corpo.
Hai un dottorato in robotica medica. Quali sono alcuni dei tipi di applicazioni robotiche mediche che ti entusiasmano di più?
Qualsiasi applicazione che richieda precisione e possa essere programmata è un possibile candidato per una soluzione robotica. Due robot su cui ho lavorato in passato erano quelli che strisciavano all’interno del corpo e eseguivano interventi di chirurgia cerebrale utilizzando aghi.
Uno dei robot che hai creato si chiama The Flying Star, un robot ibrido che striscia e vola. Qual è stata l’ispirazione dietro questo robot?
Il meccanismo di dispersione dei robot STAR è ispirato agli insetti, ma include ruote che combinano i vantaggi delle creature bioispirate e dei veicoli a ruote.
Quali sono stati alcuni degli sfidi dietro la costruzione di The Flying Star?
The Flying STAR non è un quadricottero normale, poiché cambia l’orientamento delle sue ali, influenzando la sua dinamica di controllo generale. Le diverse variabili di progetto sono state impegnative all’inizio e il passaggio tra la modalità di volo e quella di guida ha richiesto parti uniche che abbiamo dovuto sviluppare da soli.
Sono stato colpito dalla versatilità di The Flying Star, può letteralmente schivare ostacoli, strisciare sotto di loro, volare sopra di loro, ecc. Puoi discutere come The Flying Star prende la decisione su quale modalità di trasporto utilizzare? Come sceglie se strisciare sotto un oggetto o volare sopra?
The Flying STAR è stato inizialmente progettato per scopi di ricerca e salvataggio e per la consegna di pacchi dell’ultimo miglio. Stiamo sviluppando algoritmi per determinare quando volare o guidare in base alle distanze e ai requisiti energetici, ma anche alla forma dell’ostacolo. L’algoritmo di decisione, che è ancora in fase di sviluppo, si baserà sulla mappatura della camera dell’ambiente circostante. Se un’apertura è sufficientemente alta per strisciarvi sotto, il FSTAR semplicemente la attraverserà. Altrimenti, volerà. Un operatore umano potrebbe ancora essere necessario in spazi confinati impegnativi (come macerie).
La mia prima impressione quando ho visto il video del Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot, è che con una telecamera alla sua testa sarebbe perfetto per la ricerca e il salvataggio. Quali sono alcuni casi d’uso che ti immagini per un tale robot?
Il robot a traccia continua riconfigurabile è stato sviluppato principalmente per scopi di ricerca e salvataggio in terreni difficili come le macerie. Ma può anche essere utilizzato per altre applicazioni, come l’estrazione, l’agricoltura e il passaggio all’interno di tubi per la manutenzione industriale.
Uno dei tuoi progetti precedenti è SAW, un Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot. Qual è stata l’ispirazione dietro questo robot?
Il robot SAW (onda singola) è stato originariamente ispirato da organismi biologici in miniatura che nuotano ondulando le loro code. Creare questo robot è stato molto impegnativo. Anche se le equazioni mostravano che un singolo motore era necessario per sviluppare il movimento ondulatorio, realizzare questo movimento meccanicamente non è stato semplice. Ho trovato la soluzione quando stavo insegnando il corso di progettazione meccanica e mi sono reso conto che la proiezione laterale di una molla è una funzione seno che si sposta quando la molla è ruotata
Quanto piccolo potresti rendere SAW? È possibile avere un robot di dimensioni simili in futuro che potrebbe essere utilizzato per viaggiare all’interno del corpo umano?
Lo scopo principale del robot SAW è strisciare all’interno del corpo. Il nostro ultimo design è largo meno di 1,5 cm e può strisciare all’interno dell’intestino di un maiale (ex-vivo). Attualmente, stiamo cercando finanziamenti per sviluppare robot più piccoli per strisciare all’interno del sistema digestivo. Crediamo che ciò sia possibile.
Una delle osservazioni che ho fatto sui tuoi robot è che molti di loro si basano sulla semplicità. Cerchi intenzionalmente di essere minimalista quando si tratta del numero di componenti funzionanti in qualsiasi robot?
Seguiamo la logica della semplicità. Un detto attribuito ad Albert Einstein dice “Tutto dovrebbe essere così semplice come possibile, ma non più semplice”. Un numero inferiore di componenti significa maggiore affidabilità, vita lavorativa più lunga, maggiore densità di potenza e rende più facile ridurre le dimensioni dei robot.
Cosa stai lavorando attualmente?
Nel mio laboratorio all’Università Ben-Gurion, stiamo attualmente lavorando a numerosi progetti, che includono la modellazione di un robot che può strisciare all’interno del corpo, robot seriali per applicazioni agricole e alcuni piccoli robot per la ricerca e il salvataggio.
Altro che vorresti condividere con i nostri lettori?
Incoraggio fortemente i genitori e i bambini a impegnarsi nella meccatronica/robotica. Con la tecnologia odierna, è possibile acquistare componenti facili da usare (stampe 3D, controller Arduino, motori, sensori, ecc.) a basso costo e programmarli con risorse domestiche disponibili. Può essere un’attività divertente per l’intera famiglia (soprattutto in questo periodo di tempo in cui siamo per lo più a casa). Incoraggio anche i bambini a impegnarsi nelle scienze e nell’uso dei computer per scopi educativi (non solo per giocare).
Grazie per l’intervista. Mi piace molto imparare del tuo approccio unico alla progettazione di robotica veramente innovativa. I lettori che desiderano saperne di più possono visitare il Laboratorio di Robotica Medica e Bioispirata.
