Dr. David Zarrouk, Director al Laboratorului de Robotică Bioinspirată și Medicală – Seria de interviuri

David este lector principal (profesor asistent) la departamentul ME al Universității Ben Gurion din Negev și director al Laborator de Robotică Bioinspirată și Medicală. Interesele sale sunt domeniile biomimeticii, milisistemelor, roboticii miniaturale, interactiunilor flexibile si alunecoase, robotica spatiala, mecanismelor subactuate si minim actionate si cinematicii teoretice.

Ce te-a atras inițial în domeniul roboticii?

Din copilărie, am fost mereu fascinat de mașini. Am încercat întotdeauna să le construiesc și, în cele din urmă, după absolvirea licenței în Inginerie Mecanică, am fost încântată să mă pot concentra pe dezvoltarea roboților la Universitatea Ben-Gurion din Negev care se pot târa în interiorul corpului.

Ai doctorat. în robotica medicală. Care sunt unele dintre tipurile de aplicații robotice medicale care v-au entuziasmat cel mai mult?

Orice aplicație care implică precizie care poate fi programată este un posibil candidat pentru o soluție robotică. Doi roboți la care am lucrat în trecut îi implicau pe cei care se târăsc în interiorul corpului și efectuează operații pe creier folosind ace.

Un robot pe care l-ați creat se numește The Flying Star, care este un robot hibrid Crawling și Flying Robot. Care a fost inspirația din spatele acestui robot?

Mecanismul de extindere al roboților STAR este inspirat de insecte, dar include roți care combină avantajele creaturilor bio-inspirate și ale vehiculelor cu roți.

Care au fost unele dintre provocările din spatele construirii Stelei Zburătoare?

Flying STAR nu este un quadcopter obișnuit, deoarece își schimbă orientarea aripilor, ceea ce îi influențează dinamica generală de control. Diferitele variabile de design au fost provocatoare la început, iar tranziția între modurile de zbor la volan a necesitat piese unice pe care a trebuit să le dezvoltăm singuri.

Am fost impresionat de cât de versatil este The Flying Star, poate ocoli obstacolele, se târăște sub ele, zboară deasupra lor etc. Puteți discuta despre modul în care Flying Star ia decizia asupra modului de transport să folosească? Cum alege dacă să se târască sub un obiect sau să zboare deasupra?

Flying STAR este proiectat inițial pentru scopuri de căutare și salvare și pentru livrarea pachetelor de pe ultimul kilometru. Dezvoltăm algoritmi pentru a determina cum să zburăm sau când să conducem în funcție de distanțe și cerințe de energie, dar și de forma obstacolului. Algoritmul de decizie, care este încă în curs de dezvoltare, se va baza pe maparea camerelor din jur. Dacă o deschidere este suficient de înaltă pentru a se târâ sub ea, FSTAR va trece simplu prin ea. Altfel, va zbura. Un operator uman poate fi în continuare necesar în spații restrânse dificile (cum ar fi moloz).

Prima mea impresie, când am văzut videoclipul pentru robotul de urmărire continuă, reconfigurabil, acţionat minim, este că, cu o cameră la cârmă, ar fi perfect pentru căutare şi salvare. Care sunt unele cazuri de utilizare pe care le imaginați pentru un astfel de robot?

Robotul de cale continuă reconfigurabil este dezvoltat în primul rând pentru căutare și salvare pe teren dificil, cum ar fi moloz. Dar poate fi folosit și pentru alte aplicații precum excavarea, agricultura și târârile în interiorul conductelor pentru întreținere industrială.

Unul dintre proiectele tale anterioare este SAW, un robot de urmărire continuă reconfigurabil acționat minim. Care a fost inspirația din spatele acestui robot?

Robotul SAW (single actuator wave) a fost inițial inspirat de organismele biologice în miniatură care înoată ondulandu-și cozile. Crearea acestui robot a fost foarte dificilă. Deși ecuațiile au arătat că este necesar un singur motor pentru a dezvolta mișcarea undei, realizarea acestei mișcări mecanic nu a fost simplă. Am găsit soluția când predam cursul Proiectare mecanică și mi-am dat seama că proiecția laterală a unui arc este o funcție sinusoială care avansează atunci când arcul este rotit.

Cât de mic ai putea să faci în cele din urmă SAW? Este posibil să avem în viitor un robot de dimensiuni similare care ar putea fi folosit pentru a călători în interiorul corpului uman?

Scopul principal al robotului SAW este să se târască în interiorul corpului. Cel mai recent design al nostru are mai puțin de 1.5 cm lățime și este capabil să se târască în interiorul intestinului porcului (ex-vivo). În prezent, căutăm finanțare pentru a dezvolta roboți mai mici care să se târască în interiorul sistemului digestiv. Credem că acest lucru este foarte posibil.

Una dintre observațiile pe care le-am făcut de la roboții tăi este că mulți dintre ei se bazează pe simplitate. Încercați în mod intenționat să fiți minimalist când vine vorba de numărul de componente de lucru din orice robot?

Urmăm logica simplității. O zicală atribuită lui Albert Einstein spune că „Totul ar trebui să fie cât mai simplu posibil, dar nu mai simplu”. Un număr mai mic de componente înseamnă o fiabilitate mai bună, o durată de viață mai lungă, o densitate de putere mai mare și face mult mai ușoară reducerea dimensiunii roboților.

La ce lucrezi în prezent?

În laboratorul meu de la Universitatea Ben-Gurion, lucrăm în prezent la mai multe proiecte care includ modelarea unui robot care se poate târa în interiorul corpului, roboți în serie pentru aplicații agricole și câțiva roboți mici de căutare și salvare.

Altceva pe care ați dori să împărtășiți cititorilor noștri?

Încurajez cu tărie părinții și copiii să se angajeze în mecatronică/robotică. Cu tehnologia actuală, este posibil să cumpărați componente ușor de utilizat (imprimante 3D, controlere arduino, motoare, senzori etc.) la preț redus și să le programați cu resursele disponibile de acasă. Poate fi o activitate distractivă pentru întreaga familie (mai ales în această perioadă de timp în care suntem preponderent acasă). De asemenea, îi încurajez pe copii să se implice în științe și în utilizarea computerelor în scopuri educaționale (nu doar pentru jocuri).

Multumesc pentru interviu. Îmi place foarte mult să aflu despre abordarea ta unică de a proiecta o robotică cu adevărat inovatoare. Cititorii care doresc să afle mai multe ar trebui să viziteze Laborator de Robotică Bioinspirată și Medicală.