Интервью
Доктор Дэвид Заррук, директор лаборатории биоинспирированной и медицинской робототехники – Интервью
Добавьте Unite.AI в избранные источники в Google
Дэвид – старший лектор (профессор) на кафедре машиностроения в Университете Бен-Гуриона Негева и директор лаборатории биоинспирированной и медицинской робототехники. Его интересы лежат в области биомиметики, миллисистем, миниатюрной робототехники, гибких и скользких взаимодействий, робототехники космоса, недоактуаторных и минимально актуаторных механизмов и теоретической кинематики.
Что именно изначально привлекло вас к области робототехники?
С детства я всегда был увлечен машинами. Я всегда пытался их построить, и после окончания бакалавриата по механической инженерии я был в восторге от того, что могу сосредоточиться на разработке роботов в Университете Бен-Гуриона Негева, которые могут ползать внутри тела.
У вас есть докторская степень в области медицинской робототехники. Какие медицинские робототехнические применения вас больше всего интересуют?
Любое применение, которое требует точности и может быть запрограммировано, является потенциальным кандидатом для робототехнического решения. Два робота, над которыми я работал в прошлом, были связаны с ползанием внутри тела и выполнением хирургических операций на мозге с помощью игл.
Один из роботов, который вы создали, называется Летающая Звезда – это гибрид ползущего и летающего робота. Какова была идея, лежащая в основе этого робота?
Механизм распространения роботов STAR вдохновлен насекомыми, но включает в себя колеса, что сочетает в себе преимущества биоинспирированных существ и колесных транспортных средств.
Какие были некоторые из проблем, связанных с созданием Летающей Звезды?
Летающий STAR не является обычным квадрокоптером, поскольку он меняет ориентацию своих крыльев, что влияет на его общую динамику управления. Различные переменные конструкции были сложными в начале, и переход от полета к режиму вождения требовал уникальных деталей, которые мы должны были разработать сами.
Меня поразила универсальность Летающей Звезды, она может буквально уклоняться от препятствий, ползать под ними, летать над ними и т. д. Можете ли вы рассказать, как Летающая Звезда принимает решение о выборе режима транспорта? Как она выбирает, ползать под объектом или летать над ним?
Летающий STAR изначально предназначен для поиска и спасения, а также для доставки пакетов на последнюю милю. Мы разрабатываем алгоритмы для определения того, когда летать или ехать, на основе расстояний и энергетических требований, а также формы препятствия. Алгоритм принятия решений, который еще разрабатывается, будет основан на картировании окружающей среды с помощью камеры. Если отверстие достаточно высокое, чтобы ползать под ним, FSTAR просто проедет через него. В противном случае она полетит. Человеческий оператор может все еще быть необходим в сложных замкнутых пространствах (например, в развалинах).
Мое первое впечатление, когда я увидел видео Минимально актуаторного реконфигурируемого робота с непрерывным движением, было то, что с камерой на его борту он был бы идеальным для поиска и спасения. Какие применения вы представляете для такого робота?
Робот с непрерывным движением в основном разрабатывается для поиска и спасения в труднопроходимой местности, такой как развалины. Но он также может быть использован для других применений, таких как раскопки, сельское хозяйство и ползание внутри труб для промышленного обслуживания.
Один из ваших предыдущих проектов – SAW, Минимально актуаторный реконфигурируемый робот с непрерывным движением. Какова была идея, лежащая в основе этого робота?
Робот SAW (один актуатор-волна) изначально был вдохновлен миниатюрными биологическими организмами, которые плавают, волнообразно движущими своими хвостами. Создание этого робота было очень сложным. Хотя уравнения показывали, что для создания волнового движения необходим только один двигатель, реализация этого движения механически не была простой. Я нашел решение, когда преподавал курс механического дизайна и понял, что боковое проекция пружины является синусоидальной функцией, которая сдвигается, когда пружина вращается.
Насколько малым можно сделать SAW? Возможно ли иметь подобный робот размером, который можно использовать для путешествия внутри человеческого тела?
Основная цель робота SAW – ползать внутри тела. Наша последняя конструкция имеет ширину менее 1,5 см и способна ползать внутри кишечника свиньи (экз vivo). В настоящее время мы ищем финансирование для разработки более мелких роботов, которые могут ползать внутри пищеварительной системы. Мы считаем, что это очень возможно.
Одним из наблюдений, которое я сделал из ваших роботов, является то, что многие из них основаны на простоте. Вы намеренно стремитесь быть минималистами, когда речь идет о количестве работающих компонентов в любом роботе?
Мы следуем логике простоты. Цитата, приписываемая Альберту Эйнштейну, гласит: “Все должно быть так просто, как возможно, но не проще”. Меньшее количество компонентов означает лучшую надежность, более долгий срок службы, более высокую плотность мощности и делает его намного легче уменьшить размер роботов.
Над чем вы в настоящее время работаете?
В моей лаборатории в Университете Бен-Гуриона мы в настоящее время работаем над несколькими проектами, включая моделирование робота, который может ползать внутри тела, серийные роботы для сельскохозяйственных применений и некоторые небольшие роботы для поиска и спасения.
Есть ли что-то еще, что вы хотели бы поделиться с нашими читателями?
Я сильно鼓励ываю родителей и детей заниматься мехатроникой/робототехникой. С помощью сегодняшних технологий возможно приобрести пользовательские компоненты (3D-принтеры, контроллеры Arduino, двигатели, датчики и т. д.) по низкой цене и программировать их с помощью доступных домашних ресурсов. Это может быть веселым занятием для всей семьи (особенно в это время, когда мы большую часть времени проводим дома). Я также鼓励ываю детей заниматься науками и использованием компьютеров для образовательных целей (не только для игр).
Спасибо за интервью. Мне действительно нравится узнавать о вашем уникальном подходе к проектированию действительно инновационной робототехники. Читателям, которые хотят узнать больше, следует посетить лабораторию биоинспирированной и медицинской робототехники.
