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

Μετάφραση: Lucas Kaimaras Επιμέλεια: Stefanos Reppas

My students and I work on very tiny robots.

Οι μαθητές μου κι εγώ δουλεύουμε πάνω σε μικροσκοπικά ρομπότ.

Now, you can think of these as robotic versions

Μπορείτε να τα θεωρήσετε ως ρομποτικές εκδόσεις

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

από κάτι που γνωρίζετε πολύ καλά: το μυρμήγκι.

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

Ξέρουμε ότι τα μυρμήγκια κι άλλα έντομα αυτού του μεγέθους

can do some pretty incredible things.

μπορούν να κάνουν κάποια απίστευτα πράγματα.

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

Όλοι έχουμε δει μια ομάδα μυρμηγκιών ή κάτι παρόμοιο,

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

να κουβάλάει, για παράδειγμα, ένα πατατάκι σε ένα πικνίκ.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Αλλά ποιες είναι οι δυσκολίες στην κατασκευή τέτοιων μυρμηγκιών;

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

Κατ' αρχήν, πώς θα βάλουμε τις ικανότητες ενός μυρμηγκιού

in a robot at the same size scale?

σε ένα ρομπότ του ίδιου μεγέθους;

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

Πρώτα πρέπει να βρούμε πως θα τα κάνουμε να κινηθούν

when they're so small.

εφόσον είναι τόσο μικρά.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Χρειάζονται μηχανισμοί σαν πόδια και ικανοί κινητήρες,

in order to support that locomotion,

για να υλοποιήσουμε την κίνηση,

and we need the sensors, power and control

και αισθητήρες, ενέργεια και έλεγχο

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

για να τα συνθέσουμε όλα σε ένα ημι-ευφυές ρομπότ μυρμήγκι.

And finally, to make these things really functional,

Τελικά, για να τα κάνουμε αυτά πραγματικά λειτουργικά,

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

θέλουμε να συνεργάζονται μεταξύ τους για να κάνουν περισσότερα πράγματα.

So I'll start with mobility.

Λοιπόν, ας ξεκινήσω με την κινητικότητα.

Insects move around amazingly well.

Τα έντομα περιφέρονται με θαυμαστή άνεση.

This video is from UC Berkeley.

Το βίντεο του Πανεπιστημίου Μπέρκλεϋ

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

δείχνει μια κατσαρίδα που κινείται σε απίστευτα τραχύ έδαφος

without tipping over,

χωρίς να αναποδογυρίζει,

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

και μπορεί να το κάνει καθώς τα πόδια της είναι συνδυασμός άκαμπτων υλικών,

which is what we traditionally use to make robots,

που χρησιμοποιούμε πάγια στην κατασκευή ρομπότ,

and soft materials.

και μαλακών υλικών.

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

Τα άλματα είναι επίσης ενδιαφέρον τρόπος μετακίνησης όταν είσαι πολύ μικρός.

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

Τα έντομα συσσωρεύουν ενέργεια σε ελατήριο και την ελευθερώνουν ταχύτατα

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

για να αποκτήσουν την απαραίτητη δύναμη που απαιτείται για να βγουν από το νερό.

So one of the big contributions from my lab

Έτσι, ένα μεγάλο επίτευγμα του εργαστηρίου μου

has been to combine rigid and soft materials

ήταν ο συνδυασμός άκαμπτων και μαλακών υλικών

in very, very small mechanisms.

σε πάρα πολύ μικρούς μηχανισμούς.

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

Αυτός ο μηχανισμός άλματος είναι περίπου 4 χιλιοστά στο πλάι,

so really tiny.

άρα αρκετά μικροσκοπικός.

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

Το σκληρό υλικό εδώ είναι η σιλικόνη και το μαλακό η γόμα σιλικόνης.

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

Η βασική ιδέα είναι ότι θα το συμπιέσουμε,

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

μαζεύοντας ενέργεια στα ελατήρια και ελευθερώνοντάς την για το άλμα.

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

Συνεπώς δεν υπάρχει κανένας κινητήρας, καμία ενέργεια.

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

Ενεργοποιείται με μια μέθοδο που στο εργαστήριό μου τη λέμε

"graduate student with tweezers." (Laughter)

«πτυχιούχος με τσιμπιδάκι». (Γέλια)

So what you'll see in the next video

Στο επόμενο βίντεο θα δείτε αυτό τον τύπο

is this guy doing amazingly well for its jumps.

να τα καταφέρνει αρκετά καλά στα άλματα.

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

Αυτός είναι ο Άαρον, ο εν λόγω μεταπτυχιακός φοιτητής, με το τσιμπιδάκι,

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

και εδώ βλέπετε τον μηχανισμό των τεσσάρων χιλιοστών

jumping almost 40 centimeters high.

να κάνει άλμα σχεδόν 40 εκατοστών.

That's almost 100 times its own length.

Είναι σχεδόν 100 φορές το μήκος του.

And it survives, bounces on the table,

Επιζεί, αναπηδά στο τραπέζι,

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

είναι απίστευτα ανθεκτικός και φυσικά επιβιώνει μέχρι που το χάνουμε

because it's very tiny.

επειδή είναι τόσο πολύ μικρός.

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

Τελικά σκεφτήκαμε να του προσθέσουμε και κινητήρες,

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

έχουμε φοιτητές που δουλεύουν σε κινητήρες χιλιοστών

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

που θα τους ενσωματωσούν σε μικρά αυτόνομα ρομπότ.

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

Αλλά για να πετύχουμε κινητικότητα και κίνηση σε τέτοια κατηγορία μεγέθους,

we're cheating and using magnets.

«κλέβουμε» και χρησιμοποιούμε μαγνήτες.

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

Εδώ φαίνεται κάτι που θα γίνει μικρορομποτικό πόδι

and you can see the silicone rubber joints

και βλέπετε τις αρθρώσεις από γόμα σιλικόνης

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

και έναν ενσωματωμένο μαγνήτη που κινείται

by an external magnetic field.

από ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.

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

Κι έτσι θα φτάσουμε στο ρομπότ που σας έδειξα νωρίτερα.

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

Το πραγματικά ενδιαφέρον που μας βοηθάει να καταλάβουμε το ρομπότ

is how insects move at this scale.

είναι το πώς κινούνται τόσο μικρά έντομα.

Έχουμε ένα πολύ καλό μοντέλο του πώς κινούνται τα πάντα,

We have a really good model for how everything

from a cockroach up to an elephant moves.

από κατσαρίδα έως ελέφαντα.

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

Όλοι κάπως αναπηδάμε όταν τρέχουμε.

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

Αλλά όταν είμαι πολύ μικρός, οι δυνάμεις ανάμεσα στα πόδια μου και το έδαφος

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

θα επηρεάσουν την κίνησή μου περισσότερο από τη μάζα μου,

which is what causes that bouncy motion.

και αυτό προκαλεί αυτή την κίνηση με αναπήδηση.

So this guy doesn't work quite yet,

Αυτός ο τύπος δεν λειτουργεί ακόμα,

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

αλλά έχουμε ελαφρώς μεγαλύτερες εκδόσεις που κινούνται άνετα.

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

Αυτό είναι κύβος εκατοστού με πλευρά εκατοστού, τόσο μικρός,

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

που μπορεί να τρέχει σχεδόν 10 φορές το μήκος του ανά δευτερόλεπτο,

so 10 centimeters per second.

10 εκατοστά το δευτερόλεπτο.

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

Πολύ γρήγορο για κάτι τόσο μικρό

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

και περιορίζεται μόνο από το ίδιο μας το πείραμα.

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

Αλλά πήρατε μια ιδέα του πώς λειτουργεί τώρα.

Κατασκευάσαμε επίσης τρισδιάστατες εκτυπωμένες εκδόσεις του

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

που σκαρφαλώνουν πάνω από εμπόδια,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

σχεδόν σαν την κατσαρίδα που είδατε νωρίτερα.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Αλλά τελικά θέλουμε να βάλουμε τα πάντα στο ρομπότ.

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

Θέλουμε αίσθηση, δύναμη, έλεγχο, ενεργοποίηση, όλα μαζί,

and not everything needs to be bio-inspired.

και δεν χρειάζεται να είναι όλα εμπνευσμένα από τη φύση.

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

Αυτό το ρομπότ έχει το μέγεθος ενός κουτιού Tic-Tac.

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

Σε αυτή την περίπτωση, αντί για μαγνήτες ή μύες για την κίνηση,

we use rockets.

χρησιμοποιούμε ρουκέτες.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Είναι ένα υλικό μικροαγώγιμο ενεργειακό υλικό

and we can create tiny pixels of this,

όπου μπορούμε να φτιάξουμε μικροσκοπικά πίξελ από αυτό,

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

να βάλουμε ένα από τα πίξελ στην κοιλιά αυτού του ρομπότ

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

και κατόπιν το ρομπότ θα αναπηδήσει όταν αισθανθεί αύξηση φωτός.

So the next video is one of my favorites.

Το επόμενο βίντεο είναι από τα αγαπημένα μου.

So you have this 300-milligram robot

Έχουμε λοιπόν αυτό το ρομπότ 300 χιλιοστογραμμαρίων

jumping about eight centimeters in the air.

να αναπηδά περίπου οκτώ εκατοστά στον αέρα.

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

Είναι μόλις τέσσερα επί τέσσερα επί επτά χιλιοστά σε μέγεθος.

And you'll see a big flash at the beginning

Θα δείτε μια έντονη λάμψη στην αρχή

when the energetic is set off,

όταν εκλυθεί η ενέργεια,

and the robot tumbling through the air.

και το ρομπότ να στριφογυρνά στον αέρα.

So there was that big flash,

Υπήρχε αυτή η έντονη λάμψη

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

και βλέπετε το ρομπότ να πηδά στον αέρα.

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

Δεν υπάρχει κάποιο σύστημα πρόσδεσης, δεν συνδέεται με καλώδια.

Everything is onboard, and it jumped in response

Όλα είναι ενσωματωμένα, και αυτό αναπήδησε

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

όταν ένας φοιτητής άναψε απλά μια λάμπα γραφείου δίπλα του.

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

Νομίζω οτι φαντάζεστε πόσα πράγματα μπορούμε να κάνουμε

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

με ρομπότ τέτοιου μεγέθους που τρέχουν, έρπουν, πηδούν και κυλάνε.

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

Φανταστείτε τα ερείπια μετά από μια φυσική καταστροφή, σαν ένα σεισμό.

Imagine these small robots running through that rubble

Φανταστείτε τέτοια μικρά ρομπότ να τρέχουν μέσα τα ερείπια

to look for survivors.

ψάχνοντας για επιζώντες.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Φανταστείτε πολλά μικρά ρομπότ να κινούνται σε μια γέφυρα

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

για να επιθεωρήσουν την ασφάλειά της

so you don't get collapses like this,

ώστε ν' αποφύγουμε καταρρεύσεις σαν αυτή,

which happened outside of Minneapolis in 2007.

που συνέβη έξω από τη Μινεάπολη το 2007.

Or just imagine what you could do

Φανταστείτε τι θα μπορούσατε να κάνετε

if you had robots that could swim through your blood.

αν τέτοια ρομπότ μπορούσαν να κολυμπήσουν στο αίμα σας.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Σωστά; Το «Φανταστικό Ταξίδι» του Ισαάκ Ασίμοφ.

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

Θα μπορούσαν να σας εγχειρήσουν χωρίς να γίνει τομή εξαρχής.

Or we could radically change the way we build things

Θα άλλαζε ριζικά ο τρόπος που κατασκευάζουμε πράγματα

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

αν βάζαμε τα μικροσκοπικά ρομπότ να δουλεύουν όπως οι τερμίτες,

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

να χτίζουν αυτούς τους οκτάμετρους γήλοφους,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

πολυκατοικίες με πολύ καλό εξαερισμό για άλλους τερμίτες

in Africa and Australia.

στην Αφρική και την Αυστραλία.

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

Νομίζω ότι σας έδειξα κάποιες από τις δυνατότητες

of what we can do with these small robots.

του τι μπορούμε να κάνουμε με αυτά τα μικρά ρομπότ.

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

Κάναμε κάποιες προόδους μέχρι τώρα αλλά υπάρχει ακόμα πολύς δρόμος να διανύσουμε

and hopefully some of you can contribute to that destination.

και ελπίζω κάποιοι από εσάς να συμβάλετε προς αυτή την κατεύθυνση.

Thanks very much.

Ευχαριστώ πολύ.

(Χειροκρότημα)

(Applause)