Bioinspired and Medical Robotics Laboratory 책임자 David Zarrouk 박사 – 인터뷰 시리즈

David는 Negev의 Ben Gurion 대학 ME 부서의 선임 강사(조교수)이자 생체모방 및 의료로봇 연구실. 그의 관심사는 생체모방학, 밀리시스템, 미니어처 로봇공학, 유연하고 미끄러운 상호작용, 우주 로봇공학, 저작동 및 최소 작동 메커니즘 및 이론적 운동학 분야입니다.

처음에 로봇 공학 분야에 관심을 갖게 된 계기는 무엇입니까?

어린 시절부터 저는 항상 기계에 매료되었습니다. 나는 항상 그것들을 만들려고 노력했고 결국 기계 공학 학사 학위를 취득한 후 Negev의 Ben-Gurion University에서 몸 안으로 기어 들어갈 수 있는 로봇 개발에 집중할 수 있게 되어 기뻤습니다.

당신은 박사 학위를 가지고 있습니다. 의료 로봇 공학에서. 가장 기대되는 의료용 로봇 애플리케이션 유형은 무엇입니까?

프로그래밍할 수 있는 정밀도와 관련된 모든 애플리케이션은 로봇 솔루션의 가능한 후보입니다. 제가 예전에 작업한 두 로봇은 몸 속을 기어다니며 바늘을 사용하여 뇌 수술을 하는 로봇이었습니다.

당신이 만든 로봇 중 하나는 크롤링 및 플라잉 로봇의 하이브리드인 The Flying Star입니다. 이 로봇의 영감은 무엇이었나요?

STAR 로봇의 스프롤 메커니즘은 곤충에서 영감을 받았지만 생체에서 영감을 받은 생물과 바퀴 달린 차량의 장점을 결합한 바퀴를 포함합니다.

The Flying Star를 만드는 데 어떤 어려움이 있었나요?

Flying STAR는 일반 제어 역학에 영향을 미치는 날개의 방향을 변경하므로 일반 쿼드콥터가 아닙니다. 처음에는 다양한 설계 변수가 어려웠고 비행 모드에서 주행 모드로 전환하려면 자체 개발해야 하는 고유한 부품이 필요했습니다.

나는 The Flying Star가 얼마나 다재다능한지 감명받았습니다. 말 그대로 장애물을 피하고, 그 아래로 기어가고, 그 위로 날아갈 수 있습니다. The Flying Star가 어떤 운송 수단을 어떻게 결정할지 논의할 수 있습니까? 물체 밑으로 기어갈 것인지 아니면 위로 날아갈 것인지를 어떻게 선택합니까?

비행 STAR는 처음에는 수색 및 구조 목적과 라스트 마일 패키지 배송을 위해 설계되었습니다. 우리는 거리와 에너지 요구 사항뿐만 아니라 장애물의 모양에 따라 언제 비행하거나 운전할지 결정하는 알고리즘을 개발하고 있습니다. 아직 개발 중인 결정 알고리즘은 주변 카메라 매핑을 기반으로 합니다. 개구부가 그 아래로 기어갈 수 있을 만큼 충분히 높으면 FSTAR가 간단하게 통과합니다. 그렇지 않으면 날아갈 것입니다. 까다로운 제한된 공간(예: 잔해)에서는 여전히 인간 조작자가 필요할 수 있습니다.

최소로 작동되는 재구성 가능한 연속 추적 로봇의 비디오를 보았을 때 첫인상은 카메라가 조타 장치에 있으면 수색 및 구조에 적합하다는 것입니다. 그러한 로봇에 대해 어떤 사용 사례를 구상하고 있습니까?

재구성 가능한 연속 추적 로봇은 주로 잔해와 같은 어려운 지형에서 수색 및 구조 목적으로 개발되었습니다. 그러나 산업 유지 보수를 위해 굴착, 농업 및 파이프 내부 크롤링과 같은 다른 응용 분야에도 사용할 수 있습니다.

이전 프로젝트 중 하나는 최소 작동 재구성 가능한 연속 트랙 로봇인 SAW입니다. 이 로봇의 영감은 무엇이었나요?

SAW(단일 액추에이터 웨이브) 로봇은 원래 꼬리를 물결치며 헤엄치는 미니어처 생물학적 유기체에서 영감을 받았습니다. 이 로봇을 만드는 것은 매우 어려웠습니다. 방정식은 파동 운동을 개발하기 위해 단일 모터가 필요하다는 것을 보여 주었지만 이 운동을 기계적으로 구현하는 것은 간단하지 않았습니다. 기계 설계 과정을 가르칠 때 해결책을 찾았고 스프링의 측면 돌출이 스프링이 회전할 때 전진하는 사인 함수라는 것을 깨달았습니다.

궁극적으로 SAW를 얼마나 작게 만들 수 있습니까? 미래에 인체 내부를 여행하는 데 사용할 수 있는 비슷한 크기의 로봇을 갖는 것이 가능합니까?

SAW 로봇의 주요 목적은 몸 안으로 기어 들어가는 것입니다. 우리의 최신 디자인은 폭이 1.5cm 미만이며 돼지의 장 내부로 기어 들어갈 수 있습니다(ex-vivo). 현재 우리는 소화 시스템 내부를 기어다니는 더 작은 로봇을 개발하기 위한 자금을 찾고 있습니다. 우리는 이것이 가능하다고 믿습니다.

제가 당신의 로봇에서 관찰한 것 중 하나는 로봇 중 많은 수가 단순성에 기반을 두고 있다는 것입니다. 로봇의 작동 구성 요소 수와 관련하여 의도적으로 최소화하려고 합니까?

우리는 단순함의 논리를 따릅니다. 알베르트 아인슈타인은 "모든 것은 가능한 한 단순해야 하지만 단순해서는 안 된다"는 말을 남겼습니다. 부품 수가 적다는 것은 더 나은 신뢰성, 더 긴 작업 수명, 더 높은 전력 밀도를 의미하며 로봇 크기를 훨씬 더 쉽게 줄일 수 있습니다.

현재 무엇을하고 있습니까?

Ben-Gurion University 연구실에서 우리는 현재 신체 내부를 기어 다닐 수 있는 로봇 모델링, 농업용 직렬 로봇 및 일부 소형 수색 및 구조 로봇을 포함하는 여러 프로젝트를 진행하고 있습니다.

독자들과 공유하고 싶은 다른 것이 있습니까?

저는 부모와 자녀가 메카트로닉스/로봇 공학에 참여하도록 강력히 권장합니다. 오늘날의 기술을 사용하면 저렴한 비용으로 사용자 친화적인 구성 요소(3D 프린터, arduino 컨트롤러, 모터, 센서 등)를 구입하고 사용 가능한 가정 리소스로 프로그래밍할 수 있습니다. 온 가족이 즐길 수 있는 활동이 될 수 있습니다(특히 대부분 집에 있는 이 시간에). 나는 또한 아이들이 (단지 게임이 아닌) 교육 목적으로 과학과 컴퓨터 사용에 참여하도록 권장합니다.

인터뷰 감사합니다. 정말 혁신적인 로봇 설계에 대한 당신의 독특한 접근 방식에 대해 배우는 것을 정말 좋아합니다. 자세한 내용을 알고 싶은 독자는 생체모방 및 의료로봇 연구실.