Интервью
Доктор Дэвид Заррук, Директор Лаборатории Биоинспирированной и Медицинской Роботики – Серия Интервью
Дэвид является старшим лектором (ассистентом профессора) на кафедре машиностроения в Университете Бен-Гуриона Негева, и директором лаборатории Биоинспирированной и Медицинской Роботики. Его интересы лежат в области биомиметики, миллисистем, миниатюрной робототехники, гибких и скользких взаимодействий, робототехники космоса, недоактуированных и минимально актуированных 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 смог сосредоточиться на разработке роботов в Университете Бен-Гуриона Негева, которые могут ползать внутри тела.
У вас есть докторская степень в области медицинской робототехники. Какие из медицинских роботов имеют для вас наибольший интерес?
Любое применение, которое требует точности и может быть запрограммировано, является потенциальным кандидатом для роботизированного решения. Два робота, над которыми я работал в прошлом, были теми, которые ползали внутри тела и выполняли операции 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 расползания робота STAR вдохновлен насекомыми, но включает в себя колеса, которые сочетают преимущества биоинспирированных существ и колесных транспортных средств.
Какие были некоторые из проблем при создании Летающей Звезды?
Летающая Звезда не является обычным квадрокоптером, поскольку она меняет ориентацию своих крыльев, что влияет на ее общую динамику управления. Различные конструктивные переменные были сложными в начале, и переход от полета к режиму движения требовал уникальных деталей, которые мы должны были разработать самостоятельно.
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 том, какой режим транспорта использовать? Как она выбирает, ползать под объектом или летать над ним?
Летающая Звезда изначально была разработана 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 на основе формы препятствия. Алгоритм принятия решений, который仍 находится в разработке, будет основан на карте 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 Актуированного Реconfigurable Continuous Track Робота, было то, что с камерой на его вершине он идеально подходит для поиска и спасения. Какие из случаев использования вы представляете для такого робота?
Робот с реconfigurable непрерывной гусеницей в основном был разработан для поиска и спасения в трудной местности, такой как развалины. Но он также может быть использован для других применений, таких как экскавация, сельское хозяйство и ползание внутри труб для промышленного обслуживания.
Одним из ваших предыдущих проектов является SAW, Минимально Актуированный Реconfigurable Continuous Track Робот. Какова была идея, лежащая в основе этого робота?
Робот SAW (один актуатор волны) изначально был вдохновлен миниатюрными биологическими организмами, которые плавают, волнообразно двигая своими хвостами. Создание этого робота было очень сложным. Хотя уравнения показывали, что для создания волнообразного движения необходим только один двигатель, механическая реализация этого движения не была простой. Я нашел решение, когда преподавал курс механического дизайна и понял, что боковой проекция пружины является синусоидальной функцией, которая продвигается при вращении пружины
Насколько малым можно сделать SAW? Возможно ли иметь робот подобного размера в будущем, 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-виво). 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, которые я сделал из ваших роботов, является то, что многие из них основаны на простоте. Вы намеренно пытаетесь быть минималистом, когда речь идет о количестве рабочих компонентов в любом роботе?
Мы следуем логике простоты. Изречение, приписываемое Альберту Эйнштейну, гласит: “Все должно быть так просто, как возможно, но не проще”. Меньшее количество компонентов означает лучшую надежность, более длительный срок службы, более высокую плотность мощности и делает его намного проще уменьшить размер роботов.
Чем вы сейчас занимаетесь?
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ощаю родителей и детей заниматься мехатроникой/робототехникой. С помощью современных технологий возможно купить пользовательские компоненты (3D-принтеры, контроллеры Arduino, двигатели, датчики и т.д.) по низкой цене и запрограммировать 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ощаю детей заниматься наукой 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. Читатели, которые хотят узнать больше, должны посетить лабораторию Биоинспирированной и Медицинской Роботики.
