Interviews
Dr. David Zarrouk, directeur van het Bioinspired and Medical Robotics Laboratory – Interviewreeks
Voeg Unite.AI toe aan je voorkeursbronnen op Google
David is een senior docent (assistant professor) aan de afdeling Mechanical Engineering van de Ben Gurion Universiteit van de Negev, en directeur van het Bioinspired and Medical Robotics Laboratory. Zijn interesses liggen in de gebieden van biomimetiek, millisystemen, miniaturerobotica, flexibele en glibberige interacties, ruimterobotica, ondergeactiveerde en minimaal geactiveerde mechanismen en theoretische kinematica.
Wat was het dat je aanvankelijk aantrok tot het gebied van robotica?
Sinds mijn kindertijd was ik altijd gefascineerd door machines. Ik probeerde ze altijd te bouwen en na mijn afstuderen met een BSc in Mechanical Engineering, was ik enthousiast om me te kunnen richten op de ontwikkeling van robots aan de Ben-Gurion Universiteit van de Negev die inside het lichaam kunnen kruipen.
Je hebt een PhD in medische robotica. Wat zijn enkele van de soorten medische robottoepassingen die je het meest enthousiast maken?
Elke toepassing die precisie vereist die kan worden geprogrammeerd, is een mogelijke kandidaat voor een robotische oplossing. Twee robots waar ik in het verleden aan werkte, waren robots die inside het lichaam kropen en hersenoperaties uitvoerden met naalden.
Een van de robots die je hebt gemaakt, heet The Flying Star, een hybride kruipende en vliegende robot. Wat was de inspiratie achter deze robot?
Het spreidingsmechanisme van de STAR-robots is geïnspireerd door insecten, maar bevat wielen, wat de voordelen van bio-geïnspireerde wezens en wieled voertuigen combineert.
Wat waren enkele van de uitdagingen bij het bouwen van The Flying Star?
The Flying STAR is geen gewone quadcopter, omdat het de oriëntatie van zijn vleugels verandert, wat de algemene controle-dynamica beïnvloedt. De verschillende ontwerpvariabelen waren aanvankelijk uitdagend en de overgang van vliegen naar rijden vereiste unieke onderdelen die we zelf moesten ontwikkelen.
Ik was onder de indruk van hoe veelzijdig The Flying Star is, het kan letterlijk obstakels ontwijken, eronder kruipen, erboven vliegen, enz. Kun je discussiëren over hoe The Flying Star de beslissing neemt over welke transportmodus te gebruiken? Hoe kiest het of het onder een object moet kruipen of erboven vliegen?
The flying STAR is oorspronkelijk ontworpen voor zoek- en reddingsdoeleinden en voor last mile-pakketbezorging. We ontwikkelen algoritmes om te bepalen wanneer te vliegen of te rijden op basis van afstanden en energievragen, maar ook op basis van de vorm van het obstakel. Het beslissingsalgoritme, dat nog in ontwikkeling is, zal gebaseerd zijn op cameramapping van de omgeving. Als een opening hoog genoeg is om eronder te kruipen, zal de FSTAR eenvoudigweg doorrijden. Anders zal het vliegen. Een menselijke operator kan nog steeds nodig zijn in moeilijke, beperkte ruimtes (zoals puin).
Mijn eerste indruk toen ik de video van de Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot zag, was dat met een camera aan het hoofd het perfect zou zijn voor zoek- en reddingsdoeleinden. Wat zijn enkele van de use cases die je je voorstelt voor een dergelijke robot?
De reconfigurable continuous track robot is primair ontwikkeld voor zoek- en reddingsdoeleinden in moeilijk terrein, zoals puin. Maar het kan ook worden gebruikt voor andere toepassingen, zoals graafwerk, landbouw en kruipen door leidingen voor industriële onderhoud.
Een van je eerdere projecten is SAW, een Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot. Wat was de inspiratie achter deze robot?
De SAW (single actuator wave) robot was oorspronkelijk geïnspireerd door miniaturerobiologische organismen die zwemmen door hun staarten te golven. Het creëren van deze robot was zeer uitdagend. Hoewel de vergelijkingen aantoonden dat één motor nodig was om de golfbeweging te ontwikkelen, was het realiseren van deze beweging mechanisch niet eenvoudig. Ik vond de oplossing toen ik de cursus Mechanical Design gaf en besefte dat de zijprojectie van een veer een sinusoïde functie is die vooruitgaat wanneer de veer wordt geroteerd
Hoe klein kun je uiteindelijk SAW maken? Is het mogelijk om een soortgelijke robot te hebben die klein genoeg is om inside het menselijk lichaam te reizen?
Het hoofddoel van de SAW-robot is om inside het lichaam te kruipen. Ons laatste ontwerp is minder dan 1,5 cm breed en het is in staat om inside de darm van een varken (ex-vivo) te kruipen. Op dit moment zoeken we financiering om kleinere robots te ontwikkelen om inside het spijsverteringsstelsel te kruipen. We geloven dat dit zeer goed mogelijk is.
Een van de observaties die ik maakte van je robots is dat veel ervan zijn gebaseerd op eenvoud. Probeer je bewust minimalistisch te zijn wat betreft het aantal werkende onderdelen in elke robot?
We volgen de logica van eenvoud. Een uitspraak toegeschreven aan Albert Einstein zegt: “Alles moet zo eenvoudig mogelijk zijn, maar niet eenvoudiger”. Een kleiner aantal onderdelen betekent betere betrouwbaarheid, langere levensduur, hogere energiedichtheid en maakt het veel gemakkelijker om de grootte van de robots te verkleinen.
Wat ben je momenteel aan het werken?
In mijn laboratorium aan de Ben-Gurion Universiteit werken we momenteel aan meerdere projecten, waaronder de modellering van een robot die inside het lichaam kan kruipen, seriële robots voor landbouwtoepassingen en enkele kleine zoek- en reddingsrobots.
Is er nog iets dat je met onze lezers wilt delen?
Ik moedig ouders en kinderen aan om deel te nemen aan mechatronica/robotica. Met de huidige technologie is het mogelijk om gebruikersvriendelijke componenten (3D-printers, Arduino-controllers, motoren, sensoren, enz.) tegen lage kosten te kopen en ze te programmeren met beschikbare thuisbronnen. Het kan een leuke activiteit zijn voor het hele gezin (vooral in deze periode waarin we meestal thuis zijn). Ik moedig kinderen ook aan om deel te nemen aan wetenschap en het gebruik van computers voor educatieve doeleinden (niet alleen voor games).
Bedankt voor het interview. Ik geniet echt van het leren over je unieke aanpak van het ontwerpen van echt innovatieve robots. Lezers die meer willen leren, kunnen het Bioinspired and Medical Robotics Laboratory bezoeken.
