The incredible potential of flexible, soft robots | Giada Gerboni

المترجم: Amany Allam المدقّق: Abdellatif ZOUMHANE

So, robots.

الروبوتات.

Robots can be programmed

يمكن برمجة الروبوتات

to do the same task millions of times with minimal error,

لأداء نفس المهمة ملايين المرات بأقل الأخطاء،

something very difficult for us, right?

وهو أمر يصعب علينا فعله، أليس كذلك؟

And it can be very impressive to watch them at work.

ومن المثير للإعجاب مشاهدتهم وهم يعملون.

Look at them.

انظروا إليهم.

I could watch them for hours.

يمكنني مشاهدتهم لساعات.

No?

أليس كذلك؟

What is less impressive

أما غير المثير للإعجاب

is that if you take these robots out of the factories,

هو أنه إذا أخرجنا هذه الروبوتات من المصانع،

where the environments are not perfectly known and measured like here,

حيث البيئة ليست معايرة بكفاءة كما هناك،

to do even a simple task which doesn't require much precision,

لأداء مهمة بسيطة لا تتطلب الكثير من الدقة،

this is what can happen.

فهذا ما يحدث.

I mean, opening a door, you don't require much precision.

إن فتح باب لا يتطلب الكثير من الدقة.

(Laughter)

(ضحك)

Or a small error in the measurements,

أو خطأ حسابي صغير،

he misses the valve, and that's it --

فيخطئ الصمام، وينتهي الأمر.

(Laughter)

(ضحك)

with no way of recovering, most of the time.

مع عدم وجود فرصة لتجاوز المشكل أغلب الوقت.

So why is that?

فلماذا يحدث ذلك؟

Well, for many years,

للعديد من السنوات،

robots have been designed to emphasize speed and precision,

تم تصميم الروبوتات للتأكيد على السرعة والدقة،

and this translates into a very specific architecture.

ويتم تصميمهم وفقًا لبنية محددة.

If you take a robot arm,

إن أخذتم ذراع روبوت،

it's a very well-defined set of rigid links

فهي مجموعة محددة من الروابط الصلبة

and motors, what we call actuators,

والمحركات، التي نسميها المشغلات،

they move the links about the joints.

وهي تحرك الروابط حول المفاصل.

In this robotic structure,

وفي هذه البنية الروبوتية،

you have to perfectly measure your environment,

عليكم معايرة البيئة بدقة،

so what is around,

وهي المحيط،

and you have to perfectly program every movement

ويجب برمجة كل حركة

of the robot joints,

لمفاصل الروبوت بدقة،

because a small error can generate a very large fault,

لأن خطأ صغير قد ينجم عنه خلل كبير،

so you can damage something or you can get your robot damaged

قد يفسد جزءًا من الروبوت، أو الروبوت بأكمله

if something is harder.

إن كان المشكل معقدًا.

So let's talk about them a moment.

لنتحدث عن هذه الروبوتات.

And don't think about the brains of these robots

ولا تفكروا في عقولها

or how carefully we program them,

أو كيف نبرمجهم بعناية،

but rather look at their bodies.

ولكن انظروا إلى بنياتهم.

There is obviously something wrong with it,

هناك أمر خاطئ فيها،

because what makes a robot precise and strong

لأن ما يجعل الروبوت دقيقًا وقويًا

also makes them ridiculously dangerous and ineffective in the real world,

يجعله أيضًا خطيرًا وغير فعال في الواقع،

because their body cannot deform

لأن أجسادهم لا تتغير

or better adjust to the interaction with the real world.

أو تتكيف عند التفاعل مع العالم الحقيقي.

So think about the opposite approach,

لذا فكروا في المقاربة العكسية،

being softer than anything else around you.

أن يصبحوا ألين من أي شيء آخر حولهم.

Well, maybe you think that you're not really able to do anything if you're soft,

ربما تعتقدون أنكم لن تقدروا أن تفعلوا أي شيء إن كنتم لينين،

probably.

ذلك محتمل.

Well, nature teaches us the opposite.

ولكن الطبيعة تعلمنا العكس.

For example, at the bottom of the ocean,

على سبيل المثال، في قاع المحيطات،

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

حيث يوجد ضغط هيدروليكي كبير،

a completely soft animal

يوجد كائن لين للغاية

can move and interact with a much stiffer object than him.

يمكنه الحركة والتفاعل مع أشياء أصلب منه.

He walks by carrying around this coconut shell

ويسير وهو يحمل قشرة جوز الهند

thanks to the flexibility of his tentacles,

بفضل مرونة مجساته،

which serve as both his feet and hands.

التي تعمل كأرجل وأيدي.

And apparently, an octopus can also open a jar.

كما يمكن للأخطبوط بوضوح فتح جرة.

It's pretty impressive, right?

أمر مثير، أليس كذلك؟

But clearly, this is not enabled just by the brain of this animal,

ولكن من الواضح، أن ذلك ليس ممكنًا بفضل عقل هذا الكائن فقط،

but also by his body,

ولكن بفضل جسمه أيضًا،

and it's a clear example, maybe the clearest example,

وذلك هو أوضح مثال،

of embodied intelligence,

عن الذكاء المجسد،

which is a kind of intelligence that all living organisms have.

وهو نوع من الذكاء تمتلكه جميع الكائنات الحية.

We all have that.

فجميعنا نملك ذلك.

Our body, its shape, material and structure,

فجسمنا، وشكله، ومادته، وبنيته،

plays a fundamental role during a physical task,

يلعب دورًا أساسيًا خلال المهام الجسدية،

because we can conform to our environment

لأننا نستطيع التكيف مع بيئتنا

so we can succeed in a large variety of situations

حتى نتمكن من النجاح في العديد من المواقف

without much planning or calculations ahead.

بدون الكثير من التخطيط والحسابات المسبقة.

So why don't we put some of this embodied intelligence

لذلك لما لا نضع بعض هذا الذكاء المجسد

into our robotic machines,

في الروبوتات،

to release them from relying on excessive work

حتى نحررهم من اللجوء للكثير

on computation and sensing?

من الحسابات والاستشعار؟

Well, to do that, we can follow the strategy of nature,

ولفعل ذلك يمكننا تتبع خطة الطبيعة،

because with evolution, she's done a pretty good job

لأنها قامت بعمل رائع عن طريق التطور،

in designing machines for environment interaction.

في تصميم آلات تتفاعل مع البيئة.

And it's easy to notice that nature uses soft material frequently

ومن السهل ملاحظة أن الطبيعة تستخدم المواد اللينة عادة

and stiff material sparingly.

والمواد الصلبة قليلًا.

And this is what is done in this new field of robotics,

وهذا ما يتم فعله في مجال الروبوتات الجديد،

which is called "soft robotics,"

والذي يدعى "الروبوتات اللينة،"

in which the main objective is not to make super-precise machines,

حيث الهدف الرئيسي ليس صنع آلات عالية الدقة،

because we've already got them,

لأننا قد فعلنا ذلك من قبل،

but to make robots able to face unexpected situations in the real world,

ولكن لجعل الروبوتات قادرة على مواجهة مواقف غير متوقعة في العالم الحقيقي،

so able to go out there.

وبالتالي قادرة على التواجد به.

And what makes a robot soft is first of all its compliant body,

وما يجعل الروبوت لينًا هو أولًا جسده الطيع،

which is made of materials or structures that can undergo very large deformations,

الذي يصنع من مواد وبنية يمكنها التشكل،

so no more rigid links,

حيث لم يعد هناك روابط صلبة،

and secondly, to move them, we use what we call distributed actuation,

وثانيًا، لتحريكه نستخدم مشغلات موزعة،

so we have to control continuously the shape of this very deformable body,

لنتحكم باستمرار في شكل هذا الجسد الطيع،

which has the effect of having a lot of links and joints,

ويشبه ذلك تأثير وجود العديد من الروابط والمفاصل،

but we don't have any stiff structure at all.

ولكننا لا نملك بنية صلبة على الإطلاق.

So you can imagine that building a soft robot is a very different process

لذا يمكنكم تخيل أن صنع روبوت لين هو عمل مختلف للغاية

than stiff robotics, where you have links, gears, screws

عن الروبوتات الصلبة، حيث يوجد روابط وتروس و براغي

that you must combine in a very defined way.

يتم جمعها بطريقة محددة.

In soft robots, you just build your actuator from scratch

في الروبوتات اللينة نبني المشغلات من الصفر

most of the time,

أغلب الوقت،

but you shape your flexible material

ونشكل المادة المرنة

to the form that responds to a certain input.

بشكل يستجيب لبعض المهام.

For example, here, you can just deform a structure

على سبيل المثال، يمكنكم هنا تغيير شكل بنية ما

doing a fairly complex shape

بصنع شكل معقد للغاية

if you think about doing the same with rigid links and joints,

إذا فكرتم بفعل نفس الشيء باستخدام روابط صلبة ومفاصل،

and here, what you use is just one input,

هنا نستخدم مدخل واحد فقط،

such as air pressure.

مثل ضغط الهواء.

OK, but let's see some cool examples of soft robots.

حسنًا، دعونا نرى أمثلة رائعة على الروبوتات اللينة.

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

هنا واحد لطيف تم تطويره في جامعة (هارفارد)،

and he walks thanks to waves of pressure applied along its body,

ويسير بفضل موجات ضغط تمر عبر جسده،

and thanks to the flexibility, he can also sneak under a low bridge,

وبفضل مرونته يمكنه التسلل أسفل جسر منخفض،

keep walking,

ثم يواصل السير،

and then keep walking a little bit different afterwards.

ثم يواصل السير بشكل مختلف بعد ذلك.

And it's a very preliminary prototype,

وهو مجرد نموذج تمهيدي،

but they also built a more robust version with power on board

ولكنهم صمموا نسخة أقوى تعمل بالطاقة

that can actually be sent out in the world and face real-world interactions

يمكن إرساله إلى الخارج ليتفاعل مع العالم

like a car passing it over it ...

مثل سيارة تعبر فوقه

and keep working.

ثم يواصل السير.

It's cute.

إنه لطيف.

(Laughter)

(ضحك)

Or a robotic fish, which swims like a real fish does in water

أو روبوتات أسماك يمكنها السباحة مثل الأسماك الحقيقية في الماء

simply because it has a soft tail with distributed actuation

ببساطة لأنها تملك ذيلًا لينًا مع مشغلات موزعة

using still air pressure.

باستخدام ضغط الهواء.

That was from MIT,

تم ذالك في معهد (ماساتشوستس) للتكنولوجيا.

and of course, we have a robotic octopus.

وبالطبع لدينا أخطبوط روبوت،

This was actually one of the first projects

وهو أحد أول المشروعات

developed in this new field of soft robots.

التي طُورت في مجال الروبوتات اللينة.

Here, you see the artificial tentacle,

هنا ترون المجسات الصناعية،

but they actually built an entire machine with several tentacles

ولكنهم بنوا بالفعل آلة بمجسات عديدة

they could just throw in the water,

يمكنهم إلقاؤها في الماء،

and you see that it can kind of go around and do submarine exploration

وترون أنه يمكنها التجول واستكشاف تحت الماء

in a different way than rigid robots would do.

بشكل يختلف عما تفعله الروبوتات الصلبة.

But this is very important for delicate environments, such as coral reefs.

ولكن ذلك هام جدًا للبيئات الحساسة، مثل الشعاب المرجانية.

Let's go back to the ground.

دعونا نعود إلى الأرض.

Here, you see the view

هنا، ترون المشهد

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

من روبوت متطور طوره زملائي في (ستانفورد).

You see the camera fixed on top.

وترون الكاميرا المثبتة أعلاه.

And this robot is particular,

وهذا الروبوت فريد من نوعه،

because using air pressure, it grows from the tip,

لأنه ينمو من الأطراف باستخدام ضغط الهواء،

while the rest of the body stays in firm contact with the environment.

بينما يبقى باقي الجسد متصلًا بالبيئة.

And this is inspired by plants, not animals,

وذلك مستوحى من النباتات وليس الحيوانات،

which grows via the material in a similar manner

والتي تنمو بطريقة مشابهة

so it can face a pretty large variety of situations.

حتى تتمكن من مواجهة العديد من المواقف.

But I'm a biomedical engineer,

فأنا مهندسة طب حيوي،

and perhaps the application I like the most

والتطبيق الذي أفضله أكثر

is in the medical field,

هو في المجال الطبي،

and it's very difficult to imagine a closer interaction with the human body

ومن الصعب تخيل تفاعل أقرب للجسد البشري

than actually going inside the body,

من الذهاب إلى داخله،

for example, to perform a minimally invasive procedure.

على سبيل المثال، لإجراء عملية جراحية بأقل تدخل.

And here, robots can be very helpful with the surgeon,

هنا يكون الروبوت مساعدًا للجراح،

because they must enter the body

لأنه يدخل إلى الجسد

using small holes and straight instruments,

باستخدام فتحات صغيرة وأدوات مباشرة،

and these instruments must interact with very delicate structures

هذه الأدوات تتعامل مع بنيات رقيقة للغاية

in a very uncertain environment,

في بيئة غير موثوقة،

and this must be done safely.

ويجب فعل ذلك بأمان.

Also bringing the camera inside the body,

أيضًا إدخال كاميرا إلى الجسد،

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

لكشف مكان الجراحة أمام أعين الجراح

can be very challenging if you use a rigid stick,

يمكن أن يكون صعبًا للغاية باستخدام عصًا صلبة،

like a classic endoscope.

مثل المنظار الكلاسيكي.

With my previous research group in Europe,

مع مجموعتي البحثية السابقة في أوروبا،

we developed this soft camera robot for surgery,

طورنا روبوت يحمل كاميرا للجراحة،

which is very different from a classic endoscope,

وهو مختلف تمامًا عن المنظار العادي،

which can move thanks to the flexibility of the module

والذي يمكنه التحرك بفضل مرونة الوحدة

that can bend in every direction and also elongate.

وينثني في جميع الاتجاهات ويتمدد.

And this was actually used by surgeons to see what they were doing

ويستخدمه الجراحون لرؤية ما يفعلونه

with other instruments from different points of view,

بالأدوات الأخرى من زوايا مختلفة،

without caring that much about what was touched around.

بدون الانتباه كثيرًا لما يتم لمسه.

And here you see the soft robot in action,

وهنا ترون الروبوت اللين في عمله،

and it just goes inside.

وهو يدخل الجسم.

This is a body simulator, not a real human body.

هذا نموذج للجسم وليس جسمًا حقيقيًا.

It goes around.

يدور بالأرجاء.

You have a light, because usually,

ويوجد ضوء، لأنه عادة،

you don't have too many lights inside your body.

لا يوجد الكثير من الضوء داخل أجسادنا.

We hope.

كما نأمل.

(Laughter)

(ضحك)

But sometimes, a surgical procedure can even be done using a single needle,

ولكن أحيانًا يمكن إجراء عملية جراحية بواسطة إبرة واحدة،

and in Stanford now, we are working on a very flexible needle,

وفي (ستانفورد) نعمل حاليًا على تطوير إبرة مرنة للغاية،

kind of a very tiny soft robot

نوع من الروبوتات المرنة الصغيرة للغاية

which is mechanically designed to use the interaction with the tissues

مصممة ميكانيكيًا لاستغلال التفاعل مع الأنسجة

and steer around inside a solid organ.

والتجول داخل الأعضاء الصلبة.

This makes it possible to reach many different targets, such as tumors,

وبذلك يصبح من السهل الوصول إلى أهداف عديدة، مثل الأورام،

deep inside a solid organ

داخل عضو صلب

by using one single insertion point.

باستخدام نقطة إدخال واحدة.

And you can even steer around the structure that you want to avoid

ويمكن حتى الطواف حول البنية التي نرغب في تجنبها

on the way to the target.

في طريقنا إلى الهدف.

So clearly, this is a pretty exciting time for robotics.

فمن الواضح أن هذه الحقبة في علم الروبوتات مثيرة للغاية.

We have robots that have to deal with soft structures,

فلدينا روبوتات تتعامل مع البنيات المرنة،

so this poses new and very challenging questions

وذلك يطرح أسئلة جديدة وصعبة للغاية

for the robotics community,

على مجتمع علم الروبوتات،

and indeed, we are just starting to learn how to control,

وبالفعل نحن بدأنا نتعلم كيف نتحكم،

how to put sensors on these very flexible structures.

ونضع المجسات في هذه البنيات المرنة.

But of course, we are not even close to what nature figured out

ولكن بالطبع، لم نصل بعد لما اكتشفته الطبيعة

in millions of years of evolution.

في ملايين السنين من التطور.

But one thing I know for sure:

ولكن هناك أمر واحد متيقنةً منه:

robots will be softer and safer,

سوف تصبح الروبوتات أكثر مرونة وأمنًا،

and they will be out there helping people.

وسوف تكون هناك لمساعدة الناس.

Thank you.

شكرًا لكم.

(Applause)

(تصفيق)