Wywiady
Dr. David Zarrouk, Dyrektor Laboratorium Bioinspiracji i Robotyki Medycznej – Seria Wywiadów
Dodaj Unite.AI do preferowanych źródeł w Google
David jest starszym wykładowcą (profesorem asystentem) na wydziale ME Uniwersytetu Ben-Guriona w Negev, oraz dyrektorem Laboratorium Bioinspiracji i Robotyki Medycznej. Jego zainteresowania obejmują biomimetykę, systemy milimetrowe, robotykę miniaturyzowaną, elastyczne i śliskie interakcje, robotykę kosmiczną, mechanizmy zminimalizowane i teoretyczną kinematykę.
Czym było to, co początkowo przyciągnęło Cię do dziedziny robotyki?
Od dzieciństwa zawsze fascynowały mnie maszyny. Zawsze próbowałem je budować, a po ukończeniu studiów inżynierskich z zakresu inżynierii mechanicznej, byłem podekscytowany możliwością rozwoju robotów na Uniwersytecie Ben-Guriona w Negev, które mogą wchodzić do wnętrza ciała.
Masz tytuł doktora w dziedzinie robotyki medycznej. Jakie zastosowania robotyki medycznej są dla Ciebie najbardziej interesujące?
Każde zastosowanie, które wymaga precyzji i może być zaprogramowane, jest potencjalnym kandydatem na rozwiązanie robotyczne. Dwa roboty, nad którymi pracowałem w przeszłości, to te, które wchodzą do wnętrza ciała i wykonują operacje na mózgu przy użyciu igieł.
Jeden z robotów, który stworzyłeś, to The Flying Star, który jest hybrydą robota pełzającego i latającego. Co było inspiracją dla tego robota?
Mechanizm rozprzestrzeniania się robotów STAR jest inspirowany owadami, ale zawiera również koła, co łączy zalety bio-inspirowanych stworzeń i pojazdów kołowych.
Jakie były wyzwania związane z budową The Flying Star?
The Flying STAR nie jest zwykłym quadcopterem, ponieważ zmienia orientację swoich skrzydeł, co wpływa na ogólną dynamikę sterowania. Różne zmienne projektowe były wyzwaniem na początku, a przejście z trybu latania do trybu jazdy wymagało unikalnych części, które musieliśmy opracować sami.
Byłem zaskoczony elastycznością The Flying Star, który może ominąć przeszkody, pełzać pod nimi, latać nad nimi itd. Czy możesz omówić, jak The Flying Star podejmuje decyzję o wyborze trybu transportu? Jak wybiera, czy pełzać pod przeszkodą, czy latać nad nią?
The flying STAR został pierwotnie zaprojektowany do celów poszukiwawczo-ratunkowych i dostarczania paczek na ostatnią milę. Rozwijamy algorytmy, które określają, kiedy latać, a kiedy jeździć, w oparciu o odległości i wymagania energetyczne, a także o kształt przeszkody. Algorytm decyzyjny, który jest nadal rozwijany, będzie oparty na mapowaniu otoczenia za pomocą kamery. Jeśli otwór jest wystarczająco wysoki, aby pełzać pod nim, FSTAR po prostu przejedzie przez niego. W przeciwnym razie, poleci. Operator ludzki może być nadal potrzebny w trudnych, zamkniętych przestrzeniach (takich jak rumowisko).
Moją pierwszą myślą, gdy zobaczyłem film z Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot, było to, że z kamerą na jego głowie byłby idealny do poszukiwań i ratownictwa. Jakie zastosowania tego robota są dla Ciebie najbardziej interesujące?
Robot z ciągłym torowaniem jest przede wszystkim rozwijany do celów poszukiwawczo-ratunkowych w trudnym terenie, takim jak rumowisko. Może być również stosowany w innych aplikacjach, takich jak wykopy, rolnictwo i pełzanie w rurach do konserwacji przemysłowej.
Jeden z Twoich poprzednich projektów to SAW, Minimally actuated Reconfigurable Continuous Track Robot. Co było inspiracją dla tego robota?
Robot SAW (single actuator wave) został pierwotnie zainspirowany przez miniature biologiczne organizmy, które pływają, falując swoimi ogonami. Stworzenie tego robota było bardzo wyzwaniem. Chociaż równania pokazywały, że jeden silnik jest potrzebny do rozwoju ruchu falowego, mechaniczne zrealizowanie tego ruchu nie było proste. Znalazłem rozwiązanie, gdy nauczałem kursu projektowania mechanicznego i zrozumiałem, że boczne projekcje sprężyny są funkcją sinusoidalną, która postępuje, gdy sprężyna jest obracana.
Jak mały mógłby być ostatecznie SAW? Czy jest możliwe stworzenie robota o podobnej wielkości w przyszłości, który mógłby być stosowany do podróżowania wewnątrz ludzkiego ciała?
Głównym celem robota SAW jest pełzanie wewnątrz ciała. Nasz najnowszy projekt ma mniej niż 1,5 cm szerokości i jest w stanie pełzać wewnątrz jelita świni (ex-vivo). Obecnie szukamy funduszy na rozwój mniejszych robotów, które mogą pełzać wewnątrz układu pokarmowego. Wierzymy, że jest to bardzo możliwe.
Jedną z obserwacji, które zrobiłem na Twoich robotach, jest to, że wiele z nich opiera się na prostocie. Czy celowo starasz się być minimalistą, jeśli chodzi o liczbę pracujących komponentów w każdym robocie?
Słuchamy logiki prostoty. Mówi się, że Albert Einstein powiedział: “Wszystko powinno być tak proste, jak to tylko możliwe, ale nie prostsze”. Mniejsza liczba komponentów oznacza lepszą niezawodność, dłuższy czas pracy, wyższą gęstość mocy i ułatwia zmniejszanie rozmiaru robotów.
Co aktualnie robisz?
W moim laboratorium na Uniwersytecie Ben-Guriona pracujemy obecnie nad kilkoma projektami, w tym modelowaniem robota, który może pełzać wewnątrz ciała, robotami szeregowymi do zastosowań rolniczych i małymi robotami do poszukiwań i ratownictwa.
Czy jest coś jeszcze, co chciałbyś podzielić się z naszymi czytelnikami?
Zdecydowanie zachęcam rodziców i dzieci do zajmowania się mechatroniką/robotyką. Z dzisiejszą technologią możliwe jest kupienie przyjaznych dla użytkownika komponentów (drukarki 3D, kontrolery Arduino, silniki, sensory itp.) w niskiej cenie i programowanie ich za pomocą dostępnych zasobów domowych. Może to być zabawna aktywność dla całej rodziny (szczególnie w tym okresie, gdy jesteśmy głównie w domu). Zachęcam także dzieci do zajmowania się naukami i korzystania z komputerów do celów edukacyjnych (nie tylko do gier).
Dziękuję za wywiad. Bardzo lubię dowiadywać się o Twoim unikalnym podejściu do projektowania naprawdę innowacyjnej robotyki. Czytelnicy, którzy chcą dowiedzieć się więcej, powinni odwiedzić Laboratorium Bioinspiracji i Robotyki Medycznej.
