Origami robots that reshape and transform themselves | Jamie Paik

Translator: Juliana Mishur Reviewer: Hanna Baradzina

As a roboticist, I get asked a lot of questions.

Мне задаюць шмат пытанняў як робататэхнолагу.

"When we will they start serving me breakfast?"

"Калі яны будуць падаваць нам сняданак?"

So I thought the future of robotics would be looking more like us.

Раней я думала, што будучыня робататэхнікі будзе больш падобная да нас.

Думала ‒  яны будуць выглядаць як я,

I thought they would look like me,

so I built eyes that would simulate my eyes.

таму я стварыла вочы, што нагадваюць мае.

I built fingers that are dextrous enough to serve me ...

Я стварыла пальцы, дастаткова спрытныя, каб падаваць мне

baseballs.

бейсбольныя мячы.

Classical robots like this

Класічныя робаты кшталту гэтага

are built and become functional

пабудаваны і становяцца функцыянальнымі

based on the fixed number of joints and actuators.

згодна з пэўнай колькасцю суставаў і сілавых прывадаў.

And this means their functionality and shape are already fixed

І гэта азначае, што іх функцыянальнасць і форма ўжо прадвызначаны

at the moment of their conception.

ў момант іх стварэння.

So even though this arm has a really nice throw --

І нават калі гэтая рука мае вельмі добры кідок ‒

it even hit the tripod at the end--

яна патрапіла ў штатыў напрыканцы ‒

it's not meant for cooking you breakfast per se.

яна не падыходзіць для гатавання вашага сняданку.

It's not really suited for scrambled eggs.

Яна не вельмі падыходзіць для гатавання амлета.

So this was when I was hit by a new vision of future robotics:

Так да мяне прыйшло новае бачанне будучыні робататэхнікі:

the transformers.

трансформеры.

They drive, they run, they fly,

Яны едуць, яны бягуць, яны лётаюць.

all depending on the ever-changing, new environment and task at hand.

Усё ў залежнасці ад вечна зменлівага асяроддзя і пастаўленнага задання.

To make this a reality,

Каб ажыццявіць гэтую ідэю,

you really have to rethink how robots are designed.

трэба пераасэнсаваць працэс стварэння робатаў.

So, imagine a robotic module in a polygon shape

Уявіце рабатызаваны модуль у форме шматкутніка

and using that simple polygon shape

і выкарыстоўванне гэтай простай формы

to reconstruct multiple different forms

для рэканструкцыі шматлікіх розных форм,

to create a new form of robot for different tasks.

каб стварыць новы тып робата для розных мэт.

In CG, computer graphics, it's not any news --

У КГ, камп'ютарнай графіцы, гэта не навіна ‒

it's been done for a while, and that's how most of the movies are made.

такое робіцца ўжо даўно, так зроблена большасць фільмаў.

But if you're trying to make a robot that's physically moving,

Але калі вы спрабуеце стварыць робата, які фізічна рухаецца,

it's a completely new story.

гэта ўжо зусім іншае пытанне.

It's a completely new paradigm.

Гэта зусім іншая парадыгма.

But you've all done this.

Але вы ўсе ўжо рабілі гэта.

Who hasn't made a paper airplane, paper boat, paper crane?

Хто не рабіў папяровага самалёціка, чоўна або жураўля?

Origami is a versatile platform for designers.

Арыгамі ‒  гэта ўніверсальная платформа для дызайнераў.

From a single sheet of paper, you can make multiple shapes,

З аднаго аркуша паперы вы можаце зрабіць шматлікія формы,

and if you don't like it, you unfold and fold back again.

і калі вам адна не падабаецца, вы можаце разгарнуць і пачаць нанова.

Any 3D form can be made from 2D surfaces by folding,

Згарнуўшы аркуш, можна з 2D паверхні стварыць любую 3D форму,

and this is proven mathematically.

і гэта даказана матэматычна.

And imagine if you were to have an intelligent sheet

Уявіце, што ў вас быў такі аркуш са штучным інтэлектам,

that can self-fold into any form it wants,

што можа сам складвацца ў любую форму,

anytime.

у любы час.

And that's what I've been working on.

Над гэтым я і працую.

I call this robotic origami,

Я называю гэта робататэхнічным арыгамі,

"robogami."

або "робагамі".

This is our first robogami transformation

Гэта першая трансфармацыя робагамі,

that was made by me about 10 years ago.

якая была створана мною гадоў 10 таму.

From a flat-sheeted robot,

Плоскі аркуш робата

it turns into a pyramid and back into a flat sheet

ператвараецца ў піраміду і зноў у плоскі аркуш,

and into a space shuttle.

а потым у касмічны шатл.

Quite cute.

Даволі міла.

Ten years later, with my group of ninja origami robotic researchers --

Праз 10 год, дзякуючы маёй камандзе ніндзя-арыгамі-робата-даследчыкаў ‒

about 22 of them right now --

іх зараз прыкладна 22 ‒

we have a new generation of robogamis,

мы атрымалі новае пакаленне робагамі,

and they're a little more effective and they do more than that.

і яны крыху больш эфектыўныя і здольныя на большае.

So the new generation of robogamis actually serve a purpose.

У новага пакалення робагамі ёсць мэта.

For example, this one actually navigates through different terrains autonomously.

Напрыклад, гэты робагамі самастойна арыентуецца на розных рэльефах.

So when it's a dry and flat land, it crawls.

Калі мясцовасць сухая і плоская, ён паўзе.

And if it meets sudden rough terrain,

А калі ён натыкаецца на нечаканы шурпаты рэльеф,

it starts rolling.

то пачынае каціцца.

It does this -- it's the same robot --

Усё гэта выконвае той самы робат,

but depending on which terrain it meets,

але ў залежнасці ад мясцовасці, з якой сутыкаецца,

it activates a different sequence of actuators that's on board.

ён актывуе розную паслядоўнасць актуатараў.

And once it meets an obstacle, it jumps over it.

І калі ён натыкаецца на перашкоду, то скача праз яе.

It does this by storing energy in each of its legs

Ён робіць гэта праз накапленне энергіі ў кожнай з ног

and releasing it and catapulting like a slingshot.

і праз яе выпуск ён катапультуецца, як рагатка.

And it even does gymnastics.

Ён выконвае нават гімнастычныя трукі.

Yay.

Крута.

(Laughter)

(Смех)

So I just showed you what a single robogami can do.

Я паказала вам, што можа зрабіць адзін робагамі.

Imagine what they can do as a group.

Уявіце, што яны могуць рабіць у групе.

They can join forces to tackle more complex tasks.

Яны могуць аб'ядноўваць намаганні, каб вырашыць больш складаныя праблемы.

Each module, either active or passive,

Кожны модуль, актыўны ці пасіўны,

we can assemble them to create different shapes.

мы можам сабраць разам у розныя формы.

Not only that, by controlling the folding joints,

Кантралюючы суставы, што могуць згінацца,

we're able to create and attack different tasks.

мы здольныя ствараць і вырашаць розныя задачы.

The form is making new task space.

Форма стварае новую прастору для пастаноўкі задач.

And this time, what's most important is the assembly.

І гэтым разам іх узаемадзеянне з'яўляецца галоўным.

They need to autonomously find each other in a different space,

Ім трэба самастойна знаходзіць адзін аднаго на прасторы,

attach and detach, depending on the environment and task.

прымацоўвацца і аддзяляцца, гледзячы на мясцовасць і задачу.

And we can do this now.

І зараз мы можам гэта рабіць.

So what's next?

Дык што далей?

Our imagination.

Толькі нашае ўяўленне.

This is a simulation of what you can achieve

Гэта сімуляцыя таго, чаго можна дабіцца

with this type of module.

з дапамогай гэтага тыпу модуля.

We decided that we were going to have a four-legged crawler

Мы вырашылі спраектаваць робата, што перамяшчаецца на 4 нагах,

turn into a little dog and make small gaits.

пераўтвараецца ў сабачку, і робіць маленькія крокі.

With the same module, we can actually make it do something else:

Той самы модуль мы можам ператварыць у нешта іншае:

a manipulator, a typical, classical robotic task.

у маніпулятар, які выконвае тыповыя заданні класічнай робататэхнікі.

So with a manipulator, it can pick up an object.

З дапамогай маніпулятара можна падняць нейкі прадмет.

Of course, you can add more modules to make the manipulator legs longer

Безумоўна, можна дадаць больш модуляў, каб зрабіць ногі маніпулятара даўжэй,

to attack or pick up objects that are bigger or smaller,

каб браць або падымаць прадметы большага ці меншага памеру,

or even have a third arm.

ці нават стварыць трэцюю руку.

For robogamis, there's no one fixed shape nor task.

У робагамі не існуе адной фіксаванай формы ці задачы.

They can transform into anything, anywhere, anytime.

Яны могуць трансфармавацца ў што заўгодна, у любым месцы, у любы час.

So how do you make them?

Але як іх стварыць?

The biggest technical challenge of robogami is keeping them super thin,

Самая вялікая тэхналагічная праблема ‒  захаваць рабагамі ўльтратонкімі,

flexible,

пластычнымі,

but still remaining functional.

але функцыянальнымі.

They're composed of multiple layers of circuits, motors,

Робагамі складаюцца са шматлікіх пластоў схем, рухавікоў

microcontrollers and sensors,

мікракантролераў ды сэнсараў,

all in the single body,

усё ў адзіным корпусе.

and when you control individual folding joints,

І калі вы кантралюеце кожны згінальны сустаў,

you'll be able to achieve soft motions like that

то можаце дасягнуць такі плаўны рух

upon your command.

па вашай камандзе.

Instead of being a single robot that is specifically made for a single task,

Замест адзінага робата, што быў створаны для выканання адной задачы,

robogamis are optimized to do multi-tasks.

робагамі аптымізаваныя для выканання розных задач.

And this is quite important

І гэта досыць важна

for the difficult and unique environments on the Earth

для складаных і ўнікальных умоў асяроддзя як на Зямлі,

as well as in space.

так і ў космасе.

Space is a perfect environment for robogamis.

Космас ‒  ідэальнае ассяроддзе для робагамі.

You cannot afford to have one robot for one task.

Нельга дазволіць сабе мець адзінага робата для адзінай задачы.

Who knows how many tasks you will encounter in space?

Хто ведае, колькі задач будзе неабходна выканаць у космасе?

What you want is a single robotic platform that can transform to do multi-tasks.

Патрэбна адна рабатызаваная платформа, якая трансфармуецца для безлічы задач.

What we want is a deck of thin robogami modules

Неабходна мець адзіны камплект тонкіх модуляў робагамі,

that can transform to do multiples of performing tasks.

здатных да трансфармацыі для выканання розных задач.

And don't take my word for it,

І не сумнявайцеся,

because the European Space Agency and Swiss Space Center

бо Еўрапейскае касмічнае агенцтва ды Швейцарскі касмічны цэнтр

are sponsoring this exact concept.

спансуюць рэалізацыю гэтай канцэпцыі.

So here you see a couple of images of reconfiguration of robogamis,

Перад вамі некалькі вобразаў робагамі са змененай структурай,

exploring the foreign land aboveground, on the surface,

што даследуюць паверхню іншай планеты,

as well as digging into the surface.

а таксама паглыбляюцца ў зямлю.

It's not just exploration.

Гэта не проста даследаванне.

For astronauts, they need additional help,

Касманаўтам патрэбна дадатковая дапамога,

because you cannot afford to bring interns up there, either.

бо яны не могуць узяць з сабою стажораў.

(Laughter)

(Смех)

They have to do every tedious task.

Робагамі мусяць брацца за кожную нудную задачу.

They may be simple,

Яны могуць быць простымі,

but super interactive.

але надзвычайна інтэрактыўнымі.

So you need robots to facilitate their experiments,

Таму патрэбныя робаты, што палягчаюць правядзенне эксперыментаў,

assisting them with the communications

што забяспечваюць камунікацыю

and just docking onto surfaces to be their third arm holding different tools.

і проста высаджваюцца на розныя паверхні ў якасці трэцяй рукі з інструментамі.

But how will they be able to control robogamis, for example,

Але як касманаўты могуць кантраляваць робагамі

outside the space station?

па-за касмічнай станцыяй?

In this case, I show a robogami that is holding space debris.

У дадзеным выпадку я пакажу вам робагамі, які трымае касмічнае смецце.

You can work with your vision so that you can control them,

Можна кантраляваць робагамі зрокам,

but what would be better is having the sensation of touch

але лепш было б скарыстацца сэнсам дотыку,

directly transported onto the hands of the astronauts.

які беспасрэдна перадаецца ў рукі касманаўтаў.

And what you need is a haptic device,

І патрэбна мець толькі тактыльны прыбор,

a haptic interface that recreates the sensation of touch.

тактыльны інтэрфейс, які стварае адчуванне дотыку.

And using robogamis, we can do this.

І выкарыстоўваючы робагамі, мы можам гэтага дабіцца.

This is the world's smallest haptic interface

Гэта найменшы ў свеце тактыльны інтэрфейс,

that can recreate a sensation of touch just underneath your fingertip.

які можа перадаць сэнс дотыку на кончыкі пальцаў.

We do this by moving the robogami

Гэта зроблена праз прывядзенне ў рух робагамі,

by microscopic and macroscopic movements at the stage.

дзякуючы мікраскапічным рухам і рухам, што можна пабачыць няўзброеным вокам.

And by having this, not only will you be able to feel

І праз гэта вы зможаце не толькі адчуць

how big the object is,

памер прадмета,

the roundness and the lines,

акругласць ды форму,

but also the stiffness and the texture.

але і жорсткасць ды тэкстуру.

Alex has this interface just underneath his thumb,

Алекс трымае свой вялікі палец на гэтым інтэрфейсе,

and if he were to use this with VR goggles and hand controllers,

і калі б ён выкарыстаў гэта з ВР акулярамі і кантролерамі,

now the virtual reality is no longer virtual.

віртуальная рэальнасць перастала б быць віртуальнаю.

It becomes a tangible reality.

Гэта рэальнасць, да якой можна датыкнуцца.

The blue ball, red ball and black ball that he's looking at

Сіні шар, чырвоны шар і чорны шар

is no longer differentiated by colors.

больш не адрозніваюцца колерам.

Now it is a rubber blue ball, sponge red ball and billiard black ball.

Зараз гэта гумавы сіні шар, губкавы чырвоны шар і більярдны чорны шар.

This is now possible.

Цяпер гэта магчыма.

Let me show you.

Я прадэманструю.

This is really the first time this is shown live

Гэта адбываецца насамрэч упершыню ўжывую

in front of a public grand audience,

перад вялікай аудыторыяй,

so hopefully this works.

спадзяюся, што ўсё спрацуе.

So what you see here is an atlas of anatomy

Вы бачыце анатамічны атлас

and the robogami haptic interface.

і тактыльны інтэрфейс робагамі.

So, like all the other reconfigurable robots,

Падобна да ўсіх іншых робатаў са зменнай структурай,

it multitasks.

ён шматзадачны.

Not only is it going to serve as a mouse,

Ён не толькі камп'ютарная мыш,

but also a haptic interface.

але і тактыльны інтэрфейс.

So for example, we have a white background where there is no object.

Зараз курсор знаходзіцца на пустым белым фоне.

That means there is nothing to feel,

Таму мы нічога і не адчуваем,

so we can have a very, very flexible interface.

таму што інтэрфейс вельмі гнуткі.

Now, I use this as a mouse to approach skin,

А цяпер я выкарыстаю яго як мыш, каб прыблізіцца да скуры,

a muscular arm,

мышцаў рукі,

so now let's feel his biceps,

а зараз датыкнемся да біцэпсаў

or shoulders.

ці пляча.

So now you see how much stiffer it becomes.

І зараз вы бачыце, наколькі больш жорсткім становіцца робагамі.

Let's explore even more.

Працягнем даследаванне.

Let's approach the ribcage.

Наблізімся да рэбраў.

And as soon as I move on top of the ribcage

Як толькі курсор наязджае на грудную клетку

and between the intercostal muscles,

і міжрэбраныя мышцы,

which is softer and harder,

што адрозніваюцца па жорсткасці,

I can feel the difference of the stiffness.

я магу адчуць гэтую розніцу.

Take my word for it.

Паверце мне на слова.

So now you see, it's much stiffer in terms of the force

Бачыце, робагамі зараз нашмат больш жорсткі,

it's giving back to my fingertip.

і я адчуваю гэта на дотык.

So I showed you the surfaces that aren't moving.

Я паказала вам нерухомыя паверхні.

How about if I were to approach something that moves,

А што калі я паспрабую нешта рухомае,

for example, like a beating heart?

напрыклад, сэрца?

What would I feel?

Што б я адчула?

(Палец вібруе)

(Applause)

(Апладысменты)

This can be your beating heart.

Гэта можа быць ваша сэрца.

This can actually be inside your pocket

Робагамі можа быць у вашай кішэні,

while you're shopping online.

пакуль вы робіце пакупкі анлайн.

Now you'll be able to feel the difference of the sweater that you're buying,

Вы зможаце адчуць матэрыял швэдара, які вы вырашылі набыць,

how soft it is,

адчуць наколькі ён мягкі,

if it's actually cashmere or not,

ці сапраўдны гэта кашэмір,

or the bagel that you're trying to buy,

ці дакрануцца да пончыка,

how hard it is or how crispy it is.

пачуць, наколькі ён жорсткі ці хрумсткі.

This is now possible.

Цяпер гэта магчыма.

The robotics technology is advancing to be more personalized and adaptive,

Робататэхніка рухаецца наперад, каб стаць больш адаптыўнай і персанальнай,

to adapt to our everyday needs.

каб прыстасавацца да нашых паўсядзённых патрэб.

This unique specie of reconfigurable robotics

Гэты ўнікальны тып зменлівых робатаў

is actually the platform to provide this invisible, intuitive interface

насамрэч з'яўляецца платформай для нябачнага, інтуітыўнага інтэрфейсу,

to meet our exact needs.

каб задаволіць нашы патрэбы.

These robots will no longer look like the characters from the movies.

Гэтыя робаты больш не будуць выглядаць як героі з фільмаў.

Instead, they will be whatever you want them to be.

Яны будуць выглядаць так, як мы толькі захочам.

Thank you.

Дзякуй.

(Applause)

(Апладысменты)