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

Překladatel: Kateřina Jabůrková Korektor: Nicole AguilaAurum

My students and I work on very tiny robots.

S mými studenty pracuji na maličkých robotech.

Now, you can think of these as robotic versions

Můžete si je představit jako robotické verze

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

něčeho, co všichni dobře známe: mravenců.

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

Víme, že mravenci i další hmyz podobných rozměrů

can do some pretty incredible things.

jsou schopni dost neuvěřitelných věcí.

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

Každý určitě viděl skupinku mravenců

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

jak si třeba při pikniku odtahují jeden z jeho chipsů.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Co je ale potřeba ke zkonstruování takových mravenců?

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

Zaprvé, jak dostat schopnosti mravence

in a robot at the same size scale?

do stejně malého robota?

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

Zaprvé, jak ho vůbec rozpohybujeme,

when they're so small.

když je tak malý?

We need mechanisms like legs and efficient motors

Pro pohyb potřebujeme mechanické součástky

in order to support that locomotion,

jako nohy a výkonné motory,

and we need the sensors, power and control

a dále senzory, energii a ovládání,

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

které ze součástek udělají polo-inteligentního robota-mravence.

And finally, to make these things really functional,

Aby vše dohromady fungovalo,

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

musí tyto věci navzájem spolupracovat.

So I'll start with mobility.

Takže začnu s pohyblivostí.

Insects move around amazingly well.

Hmyz se pohybuje úžasně snadno.

This video is from UC Berkeley.

Video Kalifornské university v Berkeley

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

ukazuje pohyb švába neuvěřitelně nerovným terénem,

without tipping over,

aniž by se převrátil,

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

a to jen kvůli tomu, že jeho nohy jsou kombinací tuhých materiálů,

which is what we traditionally use to make robots,

ty se běžně používají k výrobě robotů,

and soft materials.

a měkkých materiálů.

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

Skákání je další zajímavý pohyb, když jste maličcí.

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

Tento hmyz ukládá energii v pružině a tu uvolní tak rychle,

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

že získá vysoký výkon potřebný například k výskoku z vody.

So one of the big contributions from my lab

Jedním z našich největších příspěvků

has been to combine rigid and soft materials

bylo kombinování tuhých a měkkých materiálů

in very, very small mechanisms.

ve velmi malých mechanismech.

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

Tento skákací mechanismus má z boku asi 4 mm,

so really tiny.

takže je opravdu maličký.

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

Tvrdý materiál je silikon a měkký pak silikonová pryž.

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

Základem je, že energie se při stlačení

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

uloží v pružinách a po uvolnění dojde ke skoku.

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

Takže teď tu nejsou žádné motory, ani elektrická energie.

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

Je to uváděno do pohybu metodou, které v laboratoři říkáme

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"student s pinzetou". (smích)

So what you'll see in the next video

V následujícím videu uvidíte,

is this guy doing amazingly well for its jumps.

jak se tomuto robotu výborně daří skákat.

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

Toto je Aaron, student s pinzetou,

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

a to, co uvidíte, je tento 4 mm mechanismus,

jumping almost 40 centimeters high.

který dokáže skákat skoro 40 cm vysoko.

That's almost 100 times its own length.

To je téměř stokrát více než sám měří.

And it survives, bounces on the table,

Přečkal to a skáče po stole.

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

Je neskutečně silný a samozřejmě se drží docela dobře než ho ztratíme,

because it's very tiny.

protože je tak maličký.

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

Dále chceme přidat motory

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

a máme studenty, kteří pracují na motorech milimetrových velikostí,

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

které nakonec připojíme k malým, autonomním robotům.

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

Ale abychom se ze začátku mohli soustředit na pohyb v tomto malém měřítku,

we're cheating and using magnets.

tak švindlujeme a používáme magnety.

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

Zde vidíte možnou součást nohy mikrorobota.

and you can see the silicone rubber joints

Všimněte si kloubů ze silikonové pryže

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

a tady je vestavěný magnet, který je uváděn do pohybu

by an external magnetic field.

vnějším magnetickým polem.

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

Toto vedlo k robotovi, kterého jste viděli na začátku.

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

Pomůže nám zjistit,

jak se hmyz v tomto měřítku pohybuje.

is how insects move at this scale.

We have a really good model for how everything

Již máme dobré modely pohybu všeho

from a cockroach up to an elephant moves.

od švába po slona.

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

Pohupujeme se jako u běhu.

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

Při velmi malých rozměrech je pohyb více ovlivněn

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

silou mezi končetinami a zemí, než vlastní hmotou,

which is what causes that bouncy motion.

což je příčina houpavého pohybu.

So this guy doesn't work quite yet,

Tento chlapík ještě moc nefunguje,

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

máme většího, který už pobíhá kolem.

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

To je tak centimetr krychlový, takže velmi maličký,

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

a běží 10 tělesných délek za sekundu,

so 10 centimeters per second.

10 centimetrů za sekundu.

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

Hodně dobré na tak malého chlapíka,

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

a to je limitován naším nastavením testu.

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

Dává nám to představu o principu, jak vlastně funguje.

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

Také můžeme vytisknout 3D verzi, která leze přes překážky,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

hodně podobné švábovi, kterého jste viděli dříve.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Nakonec chceme všechno sloučit do jednoho robota.

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

Snímání, síla, kontrola a ovládání pohromadě,

and not everything needs to be bio-inspired.

ne vše musí být inspirováno přírodou.

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

Takže tady je robot velikosti tik-taku.

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

Místo magnetů nebo svalů se pohybuje

we use rockets.

pomocí raket.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Zde je energetický materiál,

and we can create tiny pixels of this,

můžeme z něj vytvořit malé pixely

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

a ty pixely můžeme dát na spodek robota,

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

robot pak vyskočí, když zaznamená nárůst světla.

So the next video is one of my favorites.

Následující video je mé oblíbené.

So you have this 300-milligram robot

300 mg robot skáče

jumping about eight centimeters in the air.

8 cm do vzduchu.

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

Je velký 4 x 4 x 7 mm.

And you'll see a big flash at the beginning

Na začátku uvidíte velký záblesk,

when the energetic is set off,

když se spustí energetik,

and the robot tumbling through the air.

a robot letí vzduchem.

So there was that big flash,

Velký záblesk a vidíte

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

robota poskakovat vzduchem.

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

Nevedou k němu žádné provázky, žádné dráty.

Everything is onboard, and it jumped in response

Všechno je zaudováno v něm a reaguje skokem

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

na náhlé kliknutí stolní lampy studentem.

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

Určitě si dokážete představit, co všechno

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

jde provádět s běhajícími, plazícími se a skákajícími roboty této velikosti.

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

Představte si suť po přírodní katastrofě typu zemětřesení.

Imagine these small robots running through that rubble

Představte si jak tito malí roboti v suti

to look for survivors.

hledají přeživší.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Nebo mnoho malých robotů okolo mostu,

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

jak jej kontrolují, aby byl bezpečný,

so you don't get collapses like this,

aby nedošlo ke zhroucení

which happened outside of Minneapolis in 2007.

jako v Minneapolis v r.2007.

Or just imagine what you could do

Nebo co kdyby roboti

if you had robots that could swim through your blood.

mohli plavat ve vaší krvi.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

"Fantastická cesta" od Isaaca Asimova.

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

Nebo by mohli operovat bez řezných ran.

Or we could radically change the way we build things

Nebo bychom mohli radikálně změnit výstavbu

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

pokud budou pracovat stejně jako termiti a

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

vytvoří kopce o neuvěřitelné výšce 8 m.

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

výborně klimatizovaná obydlí

in Africa and Australia.

pro termity v Africe a Austrálii.

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

Předestřela jsem vám pár věcí,

of what we can do with these small robots.

které s těmito roboty můžeme dělat.

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

Pokročili jsme, ale před námi je ještě dlouhá cesta

and hopefully some of you can contribute to that destination.

a doufejme, že někteří mohou přispět k jejímu dokončení.

Thanks very much.

Děkuji moc.

(Applause)

(potlesk)