Intervjuer
Dr. David Zarrouk, direktør for Bioinspired and Medical Robotics Laboratory – Intervju-serie
David er en seniorlektor (assistant professor) ved ME-avdelingen ved Ben Gurion University of the Negev, og direktør for Bioinspired and Medical Robotics Laboratory. Hans interesser ligger i feltene biomimetikk, millisystemer, miniature robotics, fleksible og glatte interaksjoner, romrobotikk, underactuated og minimally actuated mekanismer og teoretisk kinematikk.
Hva var det som opprinnelig tiltalte deg til feltet robotikk?
Siden barndommen har jeg alltid vært fascinert av maskiner. Jeg har alltid prøvd å bygge dem, og til slutt, etter å ha tatt min BSc i maskinteknikk, var jeg begeistret for å kunne fokusere på å utvikle roboter ved Ben-Gurion University of the Negev som kan krype inn i kroppen.
Du har en Ph.D. i medisinsk robotikk. Hva er noen av typene medisinske robotiske applikasjoner som har deg mest begeistret?
Enhver applikasjon som involverer presisjon som kan programmeres, er en mulig kandidat for en robotløsning. To roboter jeg har arbeidet med i fortiden, var de som krøp inn i kroppen og utførte hjerneoperasjoner med nåler.
En av robotene du har laget, heter The Flying Star, som er en hybrid krype- og flyrobot. Hva var inspirasjonen bak denne roboten?
The sprawl-mekanismen til STAR-robotene er inspirert av insekter, men inkluderer hjul, som kombinerer fordelen av bio-inspirerte skapninger og hjulkjøretøyer.
Hva var noen av utfordringene bak å bygge The Flying Star?
The Flying STAR er ikke en vanlig quadcopter, da den endrer orienteringen av vingene, som påvirker dens generelle kontroll-dynamikk. De forskjellige designvariablene var utfordrende i begynnelsen, og overgangen mellom fly- og kjøremodus krevde unike deler som vi måtte utvikle selv.
Jeg var imponert over hvor fleksibel The Flying Star er, den kan bokstavelig talt unngå hindringer, krype under dem, fly over dem, osv. Kan du diskutere hvordan The Flying Star tar beslutninger om hvilken transportmodus å bruke? Hvordan velger den om å krype under eller fly over et objekt?
The Flying STAR er opprinnelig designet for søk- og redningsformål og for siste miles pakkelevering. Vi utvikler algoritmer for å bestemme når å fly eller kjøre, basert på avstander og energikrav, men også på formen av hindringen. Beslutningsalgoritmen, som fortsatt er under utvikling, vil være basert på kamera-kartlegging av omgivelsene. Hvis en åpning er høy nok til å krype under, vil FSTAR enkelt kjøre gjennom den. Ellers vil den fly. En menneskelig operatør kan fortsatt være nødvendig i utfordrende, begrensede rom (slik som ruiner).
Min første inntrykk da jeg så videoen for Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot, var at med en kamera på dens fremre del, ville det være perfekt for søk- og redningsformål. Hva er noen brukstilfeller du forestiller deg for en slik robot?
Den rekonfigurerbare kontinuerlige sporroboten er primært utviklet for søk- og redningsformål i vanskelige terrenger, som ruiner. Men den kan også brukes til andre applikasjoner, som utgraving, jordbruk og krype inn i rør for industriell vedlikehold.
En av dine tidligere prosjekter er SAW, en Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot. Hva var inspirasjonen bak denne roboten?
SAW-roboten (single actuator wave) var opprinnelig inspirert av miniature biologiske organismer som svømmer ved å bølge sine haler. Å lage denne roboten var svært utfordrende. Selv om ligningene viste at en enkelt motor er nødvendig for å utvikle bølgebevegelsen, var det ikke enkelt å realisere denne bevegelsen mekanisk. Jeg fant løsningen da jeg underviste i kurs i mekanisk design og innsett at sideprosjeksjonen av en fjær er en sinus-funksjon som fremover når fjæren roteres
Hvor liten kunne du ultimate gjøre SAW? Er det mulig å ha en tilsvarende størrelse robot i fremtiden som kunne brukes til å reise inn i menneskekroppen?
Hovedformålet med SAW-roboten er å krype inn i kroppen. Vår siste design er mindre enn 1,5 cm bred og er i stand til å krype inn i tarmen til en gris (ex-vivo). For tiden søker vi etter midler til å utvikle mindre roboter som kan krype inn i fordøyelsessystemet. Vi tror dette er svært mulig.
En av observasjonene jeg gjorde fra dine roboter, er at mange av dem er basert på enkelhet. Prøver du bevisst å være minimalistisk når det gjelder antall arbeidende komponenter i en robot?
Vi følger logikken av enkelhet. En uttalelse tilskrevet Albert Einstein sier ”Alt skal være så enkelt som mulig, men ikke enklere”. Et mindre antall komponenter betyr bedre pålitelighet, lengre arbeidsliv, høyere effekttetthet og gjør det mye enklere å redusere størrelsen på robotene.
Hva jobber du med for tiden?
I mitt laboratorium ved Ben-Gurion University, jobber vi for tiden med flere prosjekter, som inkluderer modellering av en robot som kan krype inn i kroppen, serielle roboter for landbruksapplikasjoner og noen små søk- og redningsroboter.
Noe annet du ønsker å dele med våre lesere?
Jeg oppmuntrer sterkt foreldre og barn til å engasjere seg i mekatronikk/robotikk. Med dagens teknologi er det mulig å kjøpe brukervennlige komponenter (3D-utskrivere, arduino-kontrollere, motorer, sensorer, osv.) til lav kostnad og programmere dem med tilgjengelige hjemmeressurser. Det kan være en morsom aktivitet for hele familien (spesielt i denne perioden hvor vi er mest hjemme). Jeg oppmuntrer også barn til å engasjere seg i vitenskap og bruk av datamaskiner til utdannelsesformål (ikke bare spill).
Takk for intervjuet. Jeg har virkelig glede av å lære om din unike tilnærming til å designe virkelig innovative roboter. Lesere som ønsker å lære mer, bør besøke Bioinspired and Medical Robotics Laboratory.
