Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice

Translator: Kitchka Dyankova Reviewer: Anton Hikov

My students and I work on very tiny robots.

Аз и студентите ми създаваме много мънички роботи.

Now, you can think of these as robotic versions

Можете да ги разглеждате като автоматизирани версии

of something that you're all very familiar with: an ant.

на нещо, което всички познавате много добре – мравката.

We all know that ants and other insects at this size scale

Знаем, че мравките и другите насекоми с такава големина

can do some pretty incredible things.

умеят невероятни неща.

We've all seen a group of ants, or some version of that,

Всички сме виждали как група мравки или нещо подобно на група

carting off your potato chip at a picnic, for example.

отмъкват картофения ви чипс от пикника, например.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Но какви са истинските предизвикателства за проектирането на тези мравки?

Well, first of all, how do we get the capabilities of an ant

Ами, първо, как да вкараме способностите на една мравка

in a robot at the same size scale?

в робот със същата големина?

Well, first we need to figure out how to make them move

Най-напред трябва да измислим как да ги задвижим,

when they're so small.

след като са толкова малки.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Трябват ни механизми – крака и ефикасни мотори,

in order to support that locomotion,

за да осъществим движението

and we need the sensors, power and control

и сензори, мощност и контрол,

in order to pull everything together in a semi-intelligent ant robot.

за да сглобим всичко в една полу-разумна мравка-робот.

And finally, to make these things really functional,

И накрая, за да бъдат нещата наистина функционални,

we want a lot of them working together in order to do bigger things.

искаме много от тях да работят заедно и да решават по-големи задачи.

So I'll start with mobility.

Ще започна с мобилността.

Insects move around amazingly well.

Насекомите се движат удивително добре.

This video is from UC Berkeley.

Това видео е от UC Berkeley.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

Показва хлебарка, която върви по изключително неравен терен

without tipping over,

без да се преобърне

and it's able to do this because its legs are a combination of rigid materials,

и може да прави това, защото краката ѝ са комбинация от твърди материи,

which is what we traditionally use to make robots,

каквито обикновено използваме за роботите

and soft materials.

и меки материи.

Jumping is another really interesting way to get around when you're very small.

Скачането е друг интересен начин за придвижване, когато си много малък.

So these insects store energy in a spring and release that really quickly

Тези насекоми съхраняват енергия в скока и я освобождават наистина бързо,

to get the high power they need to jump out of water, for example.

за да получат силата, която им трябва, за да изскочат от водата, например.

So one of the big contributions from my lab

Един от големите приноси на моята лаборатория

has been to combine rigid and soft materials

е комбинацията на твърди и меки материали

in very, very small mechanisms.

при много, много малките механизми.

So this jumping mechanism is about four millimeters on a side,

Този скачащ механизъм има страна около четири милиметра,

so really tiny.

наистина е миниатюрен.

The hard material here is silicon, and the soft material is silicone rubber.

Твърдият материал тук е силиций, а мекият е силиконова гума.

And the basic idea is that we're going to compress this,

Основната идея е да компресираме това,

store energy in the springs, and then release it to jump.

да съхраним енергия в скоковете и после чрез нея да скачаме отново.

So there's no motors on board this right now, no power.

Все още няма мотори на борда, няма мощност.

This is actuated with a method that we call in my lab

Движението е постигнато с метод, който в лабораторията наричаме

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"аспирант с пинсета" (Смях)

So what you'll see in the next video

В следващото видео ще видите

is this guy doing amazingly well for its jumps.

този тип да се справя удивително добре със скоковете.

So this is Aaron, the graduate student in question, with the tweezers,

Това е Арън, въпросният аспирант с пинсетите,

and what you see is this four-millimeter-sized mechanism

а виждате как този четиримилиметров механизъм

jumping almost 40 centimeters high.

скача почти на 40 см височина.

That's almost 100 times its own length.

Това е около 100 пъти повече от собствената му дължина.

And it survives, bounces on the table,

И той оцелява, отскача от масата,

it's incredibly robust, and of course survives quite well until we lose it

невероятно здрав е и разбира се, оцелява, докато не го изгубим,

because it's very tiny.

защото е много мъничък.

Ultimately, though, we want to add motors to this too,

Все пак, накрая искаме и на него да сложим мотори

and we have students in the lab working on millimeter-sized motors

и студентите в лабораторията работят по едномилиметрови мотори,

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

които евентуално да се съвместят с малки, автономни роботи.

But in order to look at mobility and locomotion at this size scale to start,

Но в името на мобилността и за да започне движение при такива размери,

we're cheating and using magnets.

ние се изхитряваме и използваме магнити.

So this shows what would eventually be part of a micro-robot leg,

Това, в края на краищата, ще бъде част от крака на микро-робот,

and you can see the silicone rubber joints

виждате свръзките от силиконова гума

and there's an embedded magnet that's being moved around

и има вграден магнит, който се движи

by an external magnetic field.

от външно магнитно поле.

So this leads to the robot that I showed you earlier.

Така стигаме до робота, който ви показах по-рано.

The really interesting thing that this robot can help us figure out

Истински интересното, което този робот ни помага да осъзнаем

is how insects move at this scale.

е как насекомите се движат при размерите, които имат.

We have a really good model for how everything

Имаме много добър модел за това как всичко –

from a cockroach up to an elephant moves.

от хлебарка до слон – се движи.

We all move in this kind of bouncy way when we run.

Всички леко отскачаме, докато тичаме.

But when I'm really small, the forces between my feet and the ground

Но когато съм много мъничък, силите между краката ми и земята

are going to affect my locomotion a lot more than my mass,

ще повлияят много повече движението ми от моята маса,

which is what causes that bouncy motion.

което пък е причината за този подскоклив ход.

So this guy doesn't work quite yet,

Този приятел още не работи съвсем,

but we do have slightly larger versions that do run around.

но имаме малко по-големи версии, които тичат наоколо.

So this is about a centimeter cubed, a centimeter on a side, so very tiny,

Това е кубче със страна един сантиметър, толкова миниатюрно,

and we've gotten this to run about 10 body lengths per second,

а сме го накарали да минава около 10 телесни дължини в секунда,

so 10 centimeters per second.

т.е. 10 сантиметра в секунда.

It's pretty quick for a little, small guy,

Доста добра бързина за един мъник

and that's really only limited by our test setup.

и тя е ограничена само от тестовите ни условия.

But this gives you some idea of how it works right now.

Това ви дава някаква представа как работи той сега.

We can also make 3D-printed versions of this that can climb over obstacles,

Можем също да направим 3D-печатни версии на тази, които да изкачват препятствия

a lot like the cockroach that you saw earlier.

подобно на хлебарката, която видяхте по-рано.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Но в края на краищата, искаме да сложим всичко това на робот.

We want sensing, power, control, actuation all together,

Искаме усет, мощ, контрол и движение едновременно

and not everything needs to be bio-inspired.

и не е необходимо всичко да идва от био-вдъхновение.

So this robot's about the size of a Tic Tac.

Този робот е голям почти колкото Тик Так.

And in this case, instead of magnets or muscles to move this around,

И в неговия случай, вместо магнити или мускули за задвижване,

we use rockets.

използваме ракети.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Това е произведен в микро-вариант енергиен материал,

and we can create tiny pixels of this,

можем да го разделим на миниатюрни частици,

and we can put one of these pixels on the belly of this robot,

да сложим една от тях в коремчето на този робот

and this robot, then, is going to jump when it senses an increase in light.

и тогава той ще скача, когато регистрира повече светлина.

So the next video is one of my favorites.

Следващото видео е едно от любимите ми.

So you have this 300-milligram robot

Този 300-милиграмов робот

jumping about eight centimeters in the air.

скача на около осем сантиметра във въздуха.

It's only four by four by seven millimeters in size.

Размерите му са само четири на четири на седем.

And you'll see a big flash at the beginning

Ще видите силен проблясък в началото,

when the energetic is set off,

когато енергетиката се включва

and the robot tumbling through the air.

и роботът се мята във въздуха.

So there was that big flash,

Ето го силният проблясък

and you can see the robot jumping up through the air.

и виждате роботът да скача във въздуха.

So there's no tethers on this, no wires connecting to this.

Нищо не го ограничава, не е свързан с жици.

Everything is onboard, and it jumped in response

Всичко е в самия него и той подскача, реагирайки на

to the student just flicking on a desk lamp next to it.

студента, който току-що включи настолна лампа наблизо.

So I think you can imagine all the cool things that we could do

Мисля, че си представяте всички страхотни неща, които можем да направим

with robots that can run and crawl and jump and roll at this size scale.

с роботи, които тичат, пълзят, скачат и се търкалят при тези си размери.

Imagine the rubble that you get after a natural disaster like an earthquake.

Представете си отломките след едно природно бедствие като земетресение.

Imagine these small robots running through that rubble

Представете си как тези мънички роботи

to look for survivors.

кръстосват отломките, за да търсят оцелели.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Или си представете множество малки роботи да обхождат един мост,

in order to inspect it and make sure it's safe

за да го инспектират и да се уверят, че е безопасен,

so you don't get collapses like this,

така че да не се случват пропадания,

which happened outside of Minneapolis in 2007.

като това край Минеаполис през 2007.

Or just imagine what you could do

Или просто си представете какво бихте направили,

if you had robots that could swim through your blood.

ако имаше роботи, които могат да плуват в кръвта ви.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Нали? "Фантастично пътешествие", Айзък Азимов.

Or they could operate without having to cut you open in the first place.

Преди всичко, те биха могли да оперират без да трябва да ви режат.

Or we could radically change the way we build things

Можем и коренно да променим начина, по който строим,

if we have our tiny robots work the same way that termites do,

ако мъничките ни роботи работят като термитите

and they build these incredible eight-meter-high mounds,

и строят онези невероятни купчини, високи по осем метра,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

добре вентилирани апартаменти за други термити

in Africa and Australia.

в Африка и Австралия.

So I think I've given you some of the possibilities

Мисля, че ви дадох някои от възможностите

of what we can do with these small robots.

за това какво можем да правим с тези малки роботи.

And we've made some advances so far, but there's still a long way to go,

Дотук постигнахме някакъв напредък, но остава още дълъг път

and hopefully some of you can contribute to that destination.

и се надявам, че някои от вас могат да помогнат на тази кауза.

Thanks very much.

Много ви благодаря.

(Applause)

(Аплодисменти)