Dr. David Zarrouk, Diretor do Laboratório de Bioinspiração e Robótica Médica – Série de Entrevistas

David é um conferencista sênior (professor assistente) no departamento de ME da Universidade Ben Gurion de Negev e diretor do Laboratório de Bioinspiração e Robótica Médica. Seus interesses estão nas áreas de biomimética, milissistemas, robótica em miniatura, interações flexíveis e escorregadias, robótica espacial, mecanismos subatuados e minimamente acionados e cinemática teórica.

O que inicialmente o atraiu para o campo da robótica?

Desde a minha infância, sempre fui fascinado por máquinas. Sempre tentei construí-los e, eventualmente, depois de me formar em Engenharia Mecânica, fiquei emocionado por poder me concentrar no desenvolvimento de robôs na Universidade Ben-Gurion do Negev que podem rastejar dentro do corpo.

Você tem Ph.D. em robótica médica. Quais são alguns dos tipos de aplicações robóticas médicas que mais o entusiasmam?

Qualquer aplicação que envolva precisão programável é uma possível candidata a uma solução robótica. Dois robôs em que trabalhei no passado envolviam aqueles que rastejavam dentro do corpo e realizavam cirurgias cerebrais usando agulhas.

Um robô que você criou chama-se The Flying Star, que é um robô híbrido rastejante e voador. Qual foi a inspiração por trás desse robô?

O mecanismo de expansão dos robôs STAR é inspirado em insetos, mas inclui rodas que combinam as vantagens de criaturas bioinspiradas e veículos com rodas.

Quais foram alguns dos desafios por trás da construção de The Flying Star?

O Flying STAR não é um quadricóptero regular, pois muda a orientação de suas asas, o que influencia sua dinâmica geral de controle. As diferentes variáveis ​​de design foram desafiadoras no início e a transição entre os modos de voar para dirigir exigia peças únicas que tivemos que desenvolver por nós mesmos.

Fiquei impressionado com a versatilidade do The Flying Star, ele pode literalmente desviar de obstáculos, rastejar por baixo deles, voar acima deles, etc. Você pode discutir como o The Flying Star toma a decisão sobre qual meio de transporte usar? Como ele escolhe se rasteja por baixo de um objeto ou voa por cima?

O STAR voador é inicialmente projetado para fins de busca e salvamento e para entrega de pacotes de última milha. Estamos desenvolvendo algoritmos para determinar como voar ou dirigir com base em distâncias e requisitos de energia, mas também na forma do obstáculo. O algoritmo de decisão, que ainda está em desenvolvimento, será baseado no mapeamento de câmeras do entorno. Se uma abertura for alta o suficiente para rastejar por baixo dela, o FSTAR simplesmente passará por ela. Caso contrário, ele voará. Um operador humano ainda pode ser necessário em espaços confinados desafiadores (como escombros).

Minha primeira impressão quando vi o vídeo do Robô de Pista Contínua Reconfigurável Minimamente Atuado, é que com uma câmera no leme seria perfeito para busca e salvamento. Quais são alguns casos de uso que você imagina para esse tipo de robô?

O robô de trilha contínua reconfigurável é desenvolvido principalmente para fins de busca e salvamento em terrenos difíceis, como entulho. Mas também pode ser usado para outras aplicações, como escavação, agricultura e rastreamento dentro de tubos para manutenção industrial.

Um de seus projetos anteriores é o SAW, um robô de esteira contínua reconfigurável minimamente atuado. Qual foi a inspiração por trás desse robô?

O robô SAW (onda de atuador único) foi originalmente inspirado em organismos biológicos em miniatura que nadam ondulando suas caudas. Criar este robô foi muito desafiador. Embora as equações mostrassem que um único motor é necessário para desenvolver o movimento ondulatório, realizar esse movimento mecanicamente não foi simples. Encontrei a solução quando estava ministrando o curso Projeto mecânico e percebi que a projeção lateral de uma mola é uma função senoidal que avança quando a mola é girada

Quão pequeno você poderia tornar o SAW? É possível ter um robô de tamanho semelhante no futuro que possa ser usado para viajar dentro do corpo humano?

O principal objetivo do robô SAW é rastejar dentro do corpo. Nosso design mais recente tem menos de 1.5 cm de largura e é capaz de rastejar dentro do intestino do porco (ex-vivo). Atualmente, estamos buscando financiamento para desenvolver robôs menores para rastejar dentro do sistema digestivo. Acreditamos que isso é muito possível.

Uma das observações que fiz de seus robôs é que muitos deles são baseados na simplicidade. Você intencionalmente tenta ser minimalista quando se trata do número de componentes de trabalho em qualquer robô?

Nós seguimos a lógica da simplicidade. Um ditado atribuído a Albert Einstein diz: “Tudo deve ser o mais simples possível, mas não mais simples”. Um número menor de componentes significa melhor confiabilidade, vida útil mais longa, maior densidade de potência e torna muito mais fácil reduzir o tamanho dos robôs.

No que você está trabalhando atualmente?

No meu laboratório da Ben-Gurion University, estamos trabalhando atualmente em vários projetos que incluem a modelagem de um robô que pode rastejar dentro do corpo, robôs seriais para aplicações agrícolas e alguns pequenos robôs de busca e resgate.

Mais alguma coisa que você gostaria de compartilhar com nossos leitores?

Eu encorajo fortemente pais e filhos a se envolverem em mecatrônica/robótica. Com a tecnologia atual, é possível comprar componentes amigáveis ​​(impressoras 3D, controladores arduino, motores, sensores, etc.) a baixo custo e programá-los com os recursos domésticos disponíveis. Pode ser uma atividade divertida para toda a família (principalmente neste período de tempo em que estamos maioritariamente em casa). Também encorajo as crianças a se envolverem em ciências e no uso de computadores para fins educacionais (não apenas jogos).

Obrigado pela entrevista. Eu realmente gosto de aprender sobre sua abordagem única para projetar robótica verdadeiramente inovadora. Os leitores que desejam saber mais devem visitar o Laboratório de Bioinspiração e Robótica Médica.