A robot that runs and swims like a salamander | Auke Ijspeert

814,541 views ・ 2016-02-18

TED


Haga doble clic en los subtítulos en inglés para reproducir el vídeo.

Traductor: Sebastian Betti Revisor: Lidia Cámara de la Fuente
00:12
This is Pleurobot.
0
12760
1840
Este es Pleurobot.
00:15
Pleurobot is a robot that we designed to closely mimic a salamander species
1
15400
3616
Pleurobot es un robot diseñado para imitar una especie de salamandra
00:19
called Pleurodeles waltl.
2
19040
1400
llamada Pleurodeles waltl.
00:21
Pleurobot can walk, as you can see here,
3
21240
2256
Pleurobot puede caminar, como ven aquí,
00:23
and as you'll see later, it can also swim.
4
23520
2040
y luego verán que también puede nadar.
00:26
So you might ask, why did we design this robot?
5
26280
2191
Quizá se pregunten por qué diseñamos este robot.
00:28
And in fact, this robot has been designed as a scientific tool for neuroscience.
6
28960
3762
Lo diseñamos como herramienta científica para la neurociencia.
00:33
Indeed, we designed it together with neurobiologists
7
33400
2496
De hecho, lo diseñamos junto a los neurobiólogos
00:35
to understand how animals move,
8
35920
1896
para entender cómo se mueven los animales,
00:37
and especially how the spinal cord controls locomotion.
9
37840
2760
y sobre todo cómo la médula espinal controla la locomoción.
00:41
But the more I work in biorobotics,
10
41560
1696
Pero cuanto más trabajo en biorobótica,
00:43
the more I'm really impressed by animal locomotion.
11
43280
2381
más me impresiona realmente la locomoción animal.
00:45
If you think of a dolphin swimming or a cat running or jumping around,
12
45920
4296
Si lo piensan, un delfín o un gato que corre o salta,
00:50
or even us as humans,
13
50240
1576
o incluso nosotros,
00:51
when you go jogging or play tennis,
14
51840
1816
cuando corremos o jugamos al tenis,
00:53
we do amazing things.
15
53680
1240
hacemos cosas asombrosas.
00:55
And in fact, our nervous system solves a very, very complex control problem.
16
55880
4136
De hecho, el sistema nervioso resuelve un problema de control muy, muy complejo.
01:00
It has to coordinate more or less 200 muscles perfectly,
17
60040
3096
Tiene que coordinar más o menos 200 músculos a la perfección,
01:03
because if the coordination is bad, we fall over or we do bad locomotion.
18
63160
3680
porque si la coordinación es mala, nos caemos o nos movemos mal.
01:07
And my goal is to understand how this works.
19
67560
2720
Mi objetivo es entender cómo funciona esto.
Hay cuatro componentes principales detrás de la locomoción animal.
01:11
There are four main components behind animal locomotion.
20
71160
2840
01:14
The first component is just the body,
21
74800
1936
El primer componente es el cuerpo,
01:16
and in fact we should never underestimate
22
76760
1976
y, de hecho, nunca se debe subestimar
01:18
to what extent the biomechanics already simplify locomotion in animals.
23
78760
3480
en qué medida la biomecánica en los animales ya simplificó la locomoción.
01:22
Then you have the spinal cord,
24
82920
1456
Luego está la médula espinal,
01:24
and in the spinal cord you find reflexes,
25
84400
1976
en la médula espinal hay reflejos,
01:26
multiple reflexes that create a sensorimotor coordination loop
26
86400
3456
múltiples reflejos que crean un ciclo de coordinación sensoriomotora
01:29
between neural activity in the spinal cord and mechanical activity.
27
89880
3480
entre la actividad neural de la médula y la actividad mecánica.
Un tercer componente son los generadores de patrones centrales.
01:34
A third component are central pattern generators.
28
94000
2976
01:37
These are very interesting circuits in the spinal cord of vertebrate animals
29
97000
3896
Son circuitos muy interesantes de la médula de los vertebrados
01:40
that can generate, by themselves,
30
100920
1616
que pueden generar, por sí mismos,
01:42
very coordinated rhythmic patterns of activity
31
102560
2736
patrones rítmicos de actividad, muy coordinados
y al mismo tiempo reciben solo señales de entrada muy simples.
01:45
while receiving only very simple input signals.
32
105320
2376
01:47
And these input signals
33
107720
1216
Y estas señales de entrada
01:48
coming from descending modulation from higher parts of the brain,
34
108960
3056
provenientes de la modulación descendente desde partes superiores del cerebro,
01:52
like the motor cortex, the cerebellum, the basal ganglia,
35
112040
2696
como la corteza motora, cerebelo, ganglios basales,
01:54
will all modulate activity of the spinal cord
36
114760
2136
modularán la actividad de la médula
01:56
while we do locomotion.
37
116920
1456
conforme nos desplazamos.
01:58
But what's interesting is to what extent just a low-level component,
38
118400
3216
Lo interesante es hasta qué punto solo un componente de bajo nivel,
02:01
the spinal cord, together with the body,
39
121640
1936
la médula espinal, junto con el cuerpo,
02:03
already solve a big part of the locomotion problem.
40
123600
2456
ya resuelven una gran parte del problema de la locomoción.
02:06
You probably know it by the fact that you can cut the head off a chicken,
41
126080
3422
Quizá ya lo sepan porque al cortar la cabeza a un pollo,
02:09
it can still run for a while,
42
129532
1381
este puede seguir corriendo un rato.
02:10
showing that just the lower part, spinal cord and body,
43
130937
2539
Eso muestra que con la parte inferior, la médula y el cuerpo,
02:13
already solve a big part of locomotion.
44
133500
1873
ya se resuelve gran parte de la locomoción.
02:15
Now, understanding how this works is very complex,
45
135397
2459
Pero entender cómo funciona es algo muy complejo
02:17
because first of all,
46
137880
1296
porque, en primer lugar,
02:19
recording activity in the spinal cord is very difficult.
47
139200
2620
grabar la actividad de la médula es muy difícil.
02:21
It's much easier to implant electrodes in the motor cortex
48
141844
2772
Más fácil es implantar electrodos en la corteza motora
02:24
than in the spinal cord, because it's protected by the vertebrae.
49
144640
3056
que en la médula espinal, por estar protegida por las vértebras.
02:27
Especially in humans, very hard to do.
50
147720
1816
Sobre todo, en humanos, es muy difícil de hacer.
02:29
A second difficulty is that locomotion is really due to a very complex
51
149560
3776
Segundo, la locomoción se produce gracias a una interacción muy compleja
02:33
and very dynamic interaction between these four components.
52
153360
3056
y muy dinámica entre estos cuatro componentes.
02:36
So it's very hard to find out what's the role of each over time.
53
156440
3240
Así que es muy difícil averiguar el papel de cada uno en el tiempo.
02:40
This is where biorobots like Pleurobot and mathematical models
54
160880
3736
Aquí es donde los biorobots como Pleurobot y los modelos matemáticos
02:44
can really help.
55
164640
1200
realmente pueden ayudar.
Entonces, ¿qué es la biorobótica?
02:47
So what's biorobotics?
56
167480
1256
02:48
Biorobotics is a very active field of research in robotics
57
168760
2736
La biorobótica es un campo muy activo de investigación en robótica
02:51
where people want to take inspiration from animals
58
171520
2456
que quiere inspirarse en los animales
02:54
to make robots to go outdoors,
59
174000
2456
para hacer que los robots salgan al aire libre,
02:56
like service robots or search and rescue robots
60
176480
2656
como robots de servicio, robots de búsqueda y rescate,
02:59
or field robots.
61
179160
1200
o robots de campo.
03:00
And the big goal here is to take inspiration from animals
62
180880
2696
El gran objetivo aquí es inspirarse en los animales
03:03
to make robots that can handle complex terrain --
63
183600
2336
para hacer robots que operen en terrenos complejos:
03:05
stairs, mountains, forests,
64
185960
1616
escaleras, montañas, bosques,
03:07
places where robots still have difficulties
65
187600
2016
lugares donde los robots todavía tienen dificultades
03:09
and where animals can do a much better job.
66
189640
2056
y donde los animales se desempeñan mucho mejor.
03:11
The robot can be a wonderful scientific tool as well.
67
191720
2496
El robot puede ser una gran herramienta científica también.
03:14
There are some very nice projects where robots are used,
68
194240
2620
Hay proyectos muy buenos en los que se usan robots,
03:16
like a scientific tool for neuroscience, for biomechanics or for hydrodynamics.
69
196884
3972
como herramienta científica en neurociencia, biomecánica, hidrodinámica.
03:20
And this is exactly the purpose of Pleurobot.
70
200880
2120
Este es exactamente el propósito de Pleurobot.
03:23
So what we do in my lab is to collaborate with neurobiologists
71
203600
2936
En mi laboratorio colaboramos con neurobiólogos
03:26
like Jean-Marie Cabelguen, a neurobiologist in Bordeaux in France,
72
206560
3216
como Jean-Marie Cabelguen, neurobiólogo en Burdeos, Francia,
03:29
and we want to make spinal cord models and validate them on robots.
73
209800
4040
y queremos hacer modelos de la médula y validarlos en robots.
03:34
And here we want to start simple.
74
214480
1616
Queremos empezar de forma sencilla.
03:36
So it's good to start with simple animals
75
216120
1976
Es bueno empezar con animales simples
03:38
like lampreys, which are very primitive fish,
76
218120
2256
como las lampreas, que son peces muy primitivos,
03:40
and then gradually go toward more complex locomotion,
77
220400
2496
y luego, gradualmente pasar a animales de locomoción más compleja,
03:42
like in salamanders,
78
222920
1256
como salamandras,
03:44
but also in cats and in humans,
79
224200
1496
pero también a gatos y humanos,
03:45
in mammals.
80
225720
1200
los mamíferos.
03:47
And here, a robot becomes an interesting tool
81
227880
2376
Y aquí un robot se convierte en una herramienta interesante
03:50
to validate our models.
82
230280
1936
para validar nuestros modelos.
03:52
And in fact, for me, Pleurobot is a kind of dream becoming true.
83
232240
3016
Para mí, Pleurobot es una especie de sueño hecho realidad.
03:55
Like, more or less 20 years ago I was already working on a computer
84
235280
3256
Hace más o menos 20 años yo ya trabajaba
03:58
making simulations of lamprey and salamander locomotion
85
238560
2656
haciendo simulaciones informáticas del movimiento de lampreas y salamandras
04:01
during my PhD.
86
241240
1536
durante mi doctorado.
04:02
But I always knew that my simulations were just approximations.
87
242800
3376
Pero siempre supe que mis simulaciones eran solo aproximaciones.
04:06
Like, simulating the physics in water or with mud or with complex ground,
88
246200
3976
Como simular la física en el agua, o en barro o en un suelo complejo,
04:10
it's very hard to simulate that properly on a computer.
89
250200
2656
es muy difícil simularlo correctamente en la computadora.
04:12
Why not have a real robot and real physics?
90
252880
2040
¿Por qué no tener un robot real y una física real?
04:15
So among all these animals, one of my favorites is the salamander.
91
255600
3136
De todos estos animales, uno de mis favoritos es la salamandra.
04:18
You might ask why, and it's because as an amphibian,
92
258760
3456
Podrán preguntarse por qué y es porque, dado que es un anfibio,
04:22
it's a really key animal from an evolutionary point of view.
93
262240
2856
es un animal clave desde un punto de vista evolutivo.
04:25
It makes a wonderful link between swimming,
94
265120
2056
Establece una relación maravillosa entre nadar,
04:27
as you find it in eels or fish,
95
267200
1896
como vemos en la anguila o el pez,
04:29
and quadruped locomotion, as you see in mammals, in cats and humans.
96
269120
4120
y la locomoción del cuadrúpedo, como vemos en mamíferos, gatos y humanos.
04:34
And in fact, the modern salamander
97
274160
1656
De hecho, la salamandra moderna
04:35
is very close to the first terrestrial vertebrate,
98
275840
2376
se parece mucho al primer vertebrado terrestre,
04:38
so it's almost a living fossil,
99
278240
1536
por lo que es casi un fósil viviente,
04:39
which gives us access to our ancestor,
100
279800
1936
lo que nos da acceso a nuestro antepasado,
04:41
the ancestor to all terrestrial tetrapods.
101
281760
2920
el antepasado de todos los tetrápodos terrestres.
04:45
So the salamander swims
102
285240
1376
La salamandra nada,
04:46
by doing what's called an anguilliform swimming gait,
103
286640
2496
haciendo una marcha de natación anguiliforme,
04:49
so they propagate a nice traveling wave of muscle activity from head to tail.
104
289160
3640
para ello propaga una onda viajera de actividad muscular de la cabeza a la cola.
04:53
And if you place the salamander on the ground,
105
293440
2176
Y una vez en el suelo,
04:55
it switches to what's called a walking trot gait.
106
295640
2336
pasa a un modo de andar al trote.
En este caso, se produce una activación periódica de las extremidades
04:58
In this case, you have nice periodic activation of the limbs
107
298000
2863
05:00
which are very nicely coordinated
108
300887
1609
muy bien coordinadas
05:02
with this standing wave undulation of the body,
109
302520
2656
con esta ondulación estacionaria del cuerpo,
05:05
and that's exactly the gait that you are seeing here on Pleurobot.
110
305200
3656
y es exactamente la marcha que están viendo aquí con el Pleurobot.
05:08
Now, one thing which is very surprising and fascinating in fact
111
308880
2976
Pero muy sorprendente y, de hecho, es fascinante,
05:11
is the fact that all this can be generated just by the spinal cord and the body.
112
311880
4136
todo esto lo puede generar simplemente la médula y el cuerpo.
05:16
So if you take a decerebrated salamander --
113
316040
2000
Si tomamos una salamandra sin cerebro,
no es tan agradable pero se le quita la cabeza,
05:18
it's not so nice but you remove the head --
114
318064
2016
05:20
and if you electrically stimulate the spinal cord,
115
320104
2672
y le estimulamos la médula con electricidad,
05:22
at low level of stimulation this will induce a walking-like gait.
116
322800
3256
con un bajo nivel de estimulación inducirá un modo de andar similar.
05:26
If you stimulate a bit more, the gait accelerates.
117
326080
2456
Si se estimula un poco más, la marcha se acelera.
05:28
And at some point, there's a threshold,
118
328560
1896
En un momento, hay un umbral,
05:30
and automatically, the animal switches to swimming.
119
330480
2536
y automáticamente, el animal pasa a nadar.
05:33
This is amazing.
120
333040
1376
Es increíble.
05:34
Just changing the global drive,
121
334440
1496
Sencillamente cambia la marcha,
05:35
as if you are pressing the gas pedal
122
335960
1736
como si pisar el acelerador
05:37
of descending modulation to your spinal cord,
123
337720
2136
de la modulación descendente en la médula espinal,
05:39
makes a complete switch between two very different gaits.
124
339880
3000
cambiara por completo entre dos marchas muy diferentes.
05:44
And in fact, the same has been observed in cats.
125
344440
2576
De hecho, lo mismo se observa en gatos.
05:47
If you stimulate the spinal cord of a cat,
126
347040
2016
Si uno estimula la médula de un gato,
05:49
you can switch between walk, trot and gallop.
127
349080
2216
puede pasar de caminata, a trote, a galope.
05:51
Or in birds, you can make a bird switch between walking,
128
351320
2736
O en las aves, uno puede hacer que pasen de caminar,
en un nivel bajo de la estimulación,
05:54
at a low level of stimulation,
129
354080
1456
05:55
and flapping its wings at high-level stimulation.
130
355560
2816
a batir alas en un nivel alto de estimulación.
05:58
And this really shows that the spinal cord
131
358400
2016
Y esto demuestra que la médula espinal
06:00
is a very sophisticated locomotion controller.
132
360440
2416
controla la locomoción de forma muy sofisticada.
06:02
So we studied salamander locomotion in more detail,
133
362880
2456
Por eso estudiamos la locomoción de la salamandra en más detalle,
06:05
and we had in fact access to a very nice X-ray video machine
134
365360
3096
y tuvimos acceso a una máquina de rayos X muy buena
06:08
from Professor Martin Fischer in Jena University in Germany.
135
368480
3576
del profesor Martin Fischer de la Universidad Jena en Alemania.
06:12
And thanks to that, you really have an amazing machine
136
372080
2576
Gracias a eso, tenemos una máquina increíble
06:14
to record all the bone motion in great detail.
137
374680
2456
para grabar el movimiento de los huesos en gran detalle.
06:17
That's what we did.
138
377160
1256
Así hicimos.
06:18
So we basically figured out which bones are important for us
139
378440
3176
En esencia, descubrimos qué huesos importaban
06:21
and collected their motion in 3D.
140
381640
3016
y recolectamos su movimiento en 3D.
06:24
And what we did is collect a whole database of motions,
141
384680
2696
Recolectamos una gran base de datos de movimientos,
06:27
both on ground and in water,
142
387400
1656
tanto en tierra como en el agua,
para obtener una base completa de los comportamientos motrices
06:29
to really collect a whole database of motor behaviors
143
389080
2484
06:31
that a real animal can do.
144
391589
1244
que puede tener un animal real.
06:32
And then our job as roboticists was to replicate that in our robot.
145
392858
3150
Nuestro trabajo como robotistas fue replicarlo en nuestro robot.
06:36
So we did a whole optimization process to find out the right structure,
146
396033
3383
Mediante un proceso de optimización encontramos la estructura correcta
06:39
where to place the motors, how to connect them together,
147
399440
2656
para colocar los motores, para conectarlos,
06:42
to be able to replay these motions as well as possible.
148
402120
2880
para poder reproducir esos movimientos lo mejor posible.
06:45
And this is how Pleurobot came to life.
149
405680
2360
Y así cobró vida el Pleurobot.
06:49
So let's look at how close it is to the real animal.
150
409200
2416
Veamos cuánto se asemeja al animal real.
06:52
So what you see here is almost a direct comparison
151
412960
2496
Aquí ven una comparación casi directa
06:55
between the walking of the real animal and the Pleurobot.
152
415480
2696
entre la marca del animal real y la del Pleurobot.
06:58
You can see that we have almost a one-to-one exact replay
153
418200
2736
Puede verse que hay casi una reproducción uno a uno
07:00
of the walking gait.
154
420960
1256
de la marcha a pie.
07:02
If you go backwards and slowly, you see it even better.
155
422240
2600
Hacia atrás y poco a poco, se ve aún mejor.
07:07
But even better, we can do swimming.
156
427520
2376
Pero todavía mejor, podemos nadar.
07:09
So for that we have a dry suit that we put all over the robot --
157
429920
3016
Para eso usamos un traje seco y recubrimos todo el robot...
07:12
(Laughter)
158
432960
1096
(Risas)
07:14
and then we can go in water and start replaying the swimming gaits.
159
434080
3176
y entonces podemos ir al agua y reproducir la marcha de natación.
07:17
And here, we were very happy, because this is difficult to do.
160
437280
3336
Aquí estábamos muy contentos porque esto es difícil de hacer.
07:20
The physics of interaction are complex.
161
440640
2216
La física de interacción es compleja.
07:22
Our robot is much bigger than a small animal,
162
442880
2416
El robot es mucho más grande que un animal pequeño,
07:25
so we had to do what's called dynamic scaling of the frequencies
163
445320
3056
por eso tuvimos que hacer un escalado dinámico de frecuencias
07:28
to make sure we had the same interaction physics.
164
448400
2336
para asegurarnos de lograr la misma física de interacción.
07:30
But you see at the end, we have a very close match,
165
450760
2416
Pero al final, logramos buena compatibilidad,
07:33
and we were very, very happy with this.
166
453200
1880
y estábamos muy, muy felices.
07:35
So let's go to the spinal cord.
167
455480
2216
Pasemos a la médula espinal.
07:37
So here what we did with Jean-Marie Cabelguen
168
457720
2296
Con Jean-Marie Cabelguen
07:40
is model the spinal cord circuits.
169
460040
2240
modelamos los circuitos de la médula.
07:43
And what's interesting is that the salamander
170
463040
2136
Lo interesante es que la salamandra
07:45
has kept a very primitive circuit,
171
465200
1620
conserva un circuito muy primitivo,
07:46
which is very similar to the one we find in the lamprey,
172
466844
2652
muy similar al de la lamprea,
07:49
this primitive eel-like fish,
173
469520
1976
ese pez parecido a una anguila primitiva,
07:51
and it looks like during evolution,
174
471520
1736
y parece que, durante la evolución,
07:53
new neural oscillators have been added to control the limbs,
175
473280
2936
surgieron nuevos neuroosciladores para controlar las extremidades,
07:56
to do the leg locomotion.
176
476240
1416
para lograr la locomoción de las piernas.
07:57
And we know where these neural oscillators are
177
477680
2176
Y sabemos dónde están estos osciladores neurales
07:59
but what we did was to make a mathematical model
178
479880
2256
pero hicimos un modelo matemático
08:02
to see how they should be coupled
179
482160
1616
para ver cómo deberían acoplarse
08:03
to allow this transition between the two very different gaits.
180
483800
2936
y lograr esta transición entre las dos marchas tan diferentes.
08:06
And we tested that on board of a robot.
181
486760
2560
Y lo probamos a bordo de un robot.
08:09
And this is how it looks.
182
489680
1200
Y tiene este aspecto.
08:18
So what you see here is a previous version of Pleurobot
183
498920
3016
Aquí vemos una versión previa del Pleurobot
08:21
that's completely controlled by our spinal cord model
184
501960
3096
totalmente controlada por nuestro modelo de médula espinal
08:25
programmed on board of the robot.
185
505080
1600
programado a bordo del robot.
08:27
And the only thing we do
186
507280
1216
Lo único que hacemos
08:28
is send to the robot through a remote control
187
508520
2176
es enviarle al robot mediante un control remoto
08:30
the two descending signals it normally should receive
188
510720
2496
las dos señales descendentes que debería recibir normalmente
08:33
from the upper part of the brain.
189
513240
1600
de la parte superior del cerebro.
08:35
And what's interesting is, by playing with these signals,
190
515480
2696
Y lo interesante es que, jugando con estas señales,
08:38
we can completely control speed, heading and type of gait.
191
518200
2800
podemos controlar completamente velocidad, rumbo y tipo de marcha.
08:41
For instance,
192
521600
1216
Por ejemplo,
08:42
when we stimulate at a low level, we have the walking gait,
193
522840
3576
si estimulamos en un nivel bajo, tenemos el modo caminar,
08:46
and at some point, if we stimulate a lot,
194
526440
1976
y, en un momento, si estimulamos mucho,
08:48
very rapidly it switches to the swimming gait.
195
528440
2160
muy rápidamente pasa al modo nadar.
08:51
And finally, we can also do turning very nicely
196
531480
2216
Y, por último, también podemos hacer giros muy bien
08:53
by just stimulating more one side of the spinal cord than the other.
197
533720
3520
con solo estimular más un lado de la médula que el otro.
08:58
And I think it's really beautiful
198
538200
1616
Y pienso que es realmente hermoso
08:59
how nature has distributed control
199
539840
2256
cómo la naturaleza distribuyó el control
09:02
to really give a lot of responsibility to the spinal cord
200
542120
2856
y le dio mucha responsabilidad a la médula espinal
09:05
so that the upper part of the brain doesn't need to worry about every muscle.
201
545000
3656
para que la parte superior del cerebro no tenga que ocuparse de cada músculo.
09:08
It just has to worry about this high-level modulation,
202
548680
2536
Solo tiene que ocuparse de esta modulación de alto nivel,
09:11
and it's really the job of the spinal cord to coordinate all the muscles.
203
551240
3576
y es trabajo de la médula coordinar cada músculo.
09:14
So now let's go to cat locomotion and the importance of biomechanics.
204
554840
3520
Pasemos ahora a la locomoción del gato y a la importancia de la biomecánica.
09:19
So this is another project
205
559080
1256
Este es otro proyecto
09:20
where we studied cat biomechanics,
206
560360
2416
en el que estudiamos la biomecánica del gato,
09:22
and we wanted to see how much the morphology helps locomotion.
207
562800
3896
y queríamos ver en qué medida la morfología ayuda a la locomoción.
09:26
And we found three important criteria in the properties,
208
566720
3616
Encontramos tres criterios importantes en las propiedades,
09:30
basically, of the limbs.
209
570360
1320
básicamente, de las extremidades.
09:32
The first one is that a cat limb
210
572320
1976
El primero es que la extremidad del gato
09:34
more or less looks like a pantograph-like structure.
211
574320
2696
se parece más o menos a una estructura de pantógrafo.
09:37
So a pantograph is a mechanical structure
212
577040
2216
El pantógrafo es una estructura mecánica
09:39
which keeps the upper segment and the lower segments always parallel.
213
579280
3400
que mantiene el segmento superior y los segmentos inferiores siempre paralelos.
09:43
So a simple geometrical system that kind of coordinates a bit
214
583600
3096
Es un sistema geométrico sencillo que coordina un poco
09:46
the internal movement of the segments.
215
586720
1816
el movimiento interno de los segmentos.
09:48
A second property of cat limbs is that they are very lightweight.
216
588560
3056
Una segunda propiedad de las extremidades del gato: son muy livianas.
09:51
Most of the muscles are in the trunk,
217
591640
1856
La mayor parte de los músculos están en el tronco,
09:53
which is a good idea, because then the limbs have low inertia
218
593520
2896
muy buena idea, porque las extremidades tienen baja inercia
09:56
and can be moved very rapidly.
219
596440
1776
y pueden moverse muy rápidamente.
09:58
The last final important property is this very elastic behavior of the cat limb,
220
598240
3816
La última propiedad importante es el comportamiento tan elástico,
10:02
so to handle impacts and forces.
221
602080
2656
para manejar impactos y fuerzas.
10:04
And this is how we designed Cheetah-Cub.
222
604760
2336
Así diseñamos Cheetah-Cub.
10:07
So let's invite Cheetah-Cub onstage.
223
607120
2200
Invitemos a Cheetah-Cub al escenario.
10:14
So this is Peter Eckert, who does his PhD on this robot,
224
614160
3656
Este es Peter Eckert, que hace su doctorado sobre este robot,
10:17
and as you see, it's a cute little robot.
225
617840
2056
y como ven, es un pequeño y lindo robot.
10:19
It looks a bit like a toy,
226
619920
1256
Parece un juguete,
10:21
but it was really used as a scientific tool
227
621200
2056
pero se usó como herramienta científica
10:23
to investigate these properties of the legs of the cat.
228
623280
3296
para investigar estas propiedades de las patas del gato.
10:26
So you see, it's very compliant, very lightweight,
229
626600
2616
Como ven, es muy compatible, muy liviano,
10:29
and also very elastic,
230
629240
1256
y también muy elástico,
10:30
so you can easily press it down and it will not break.
231
630520
2776
de modo que podemos pisarlo y no se romperá.
10:33
It will just jump, in fact.
232
633320
1456
De hecho, saltará.
10:34
And this very elastic property is also very important.
233
634800
2880
Esta propiedad de ser tan elástico también es muy importante.
10:39
And you also see a bit these properties
234
639160
1896
También se ve un poco las propiedades
10:41
of these three segments of the leg as pantograph.
235
641080
2400
de estos tres segmentos de la pata como un pantógrafo.
10:44
Now, what's interesting is that this quite dynamic gait
236
644280
2776
Pero lo interesante de esta marcha bastante dinámica
es que se obtiene exclusivamente en lazo abierto,
10:47
is obtained purely in open loop,
237
647080
1896
10:49
meaning no sensors, no complex feedback loops.
238
649000
3136
o sea, sin sensores, ni bucles de retroalimentación complejos.
10:52
And that's interesting, because it means
239
652160
2416
Y eso es interesante porque significa
10:54
that just the mechanics already stabilized this quite rapid gait,
240
654600
4016
que la mecánica ya estabiliza esta marcha bastante rápida
10:58
and that really good mechanics already basically simplify locomotion.
241
658640
4176
y que la mecánica realmente buena ya simplifica la locomoción.
11:02
To the extent that we can even disturb a bit locomotion,
242
662840
3296
Al punto que incluso se puede perturbar un poco la locomoción,
11:06
as you will see in the next video,
243
666160
1656
como verán en el próximo video,
11:07
where we can for instance do some exercise where we have the robot go down a step,
244
667840
3896
podemos hacer algo de ejercicio, pedirle al robot que baje un escalón,
11:11
and the robot will not fall over,
245
671760
1616
y el robot no se caerá,
11:13
which was a surprise for us.
246
673400
1576
lo cual nos sorprendió.
11:15
This is a small perturbation.
247
675000
1416
Hay una pequeña protuberancia.
11:16
I was expecting the robot to immediately fall over,
248
676440
2416
Esperaba que el robot cayera de inmediato,
11:18
because there are no sensors, no fast feedback loop.
249
678880
2436
porque no hay sensores, ni bucle de retroalimentación rápida.
11:21
But no, just the mechanics stabilized the gait,
250
681340
2196
Pero no, sencillamente la mecánica estabilizó la marcha,
11:23
and the robot doesn't fall over.
251
683560
1576
y el robot no se cayó.
11:25
Obviously, if you make the step bigger, and if you have obstacles,
252
685160
3136
Obviamente, con escalones más grandes y con obstáculos,
11:28
you need the full control loops and reflexes and everything.
253
688320
3656
se necesitan bucles de control total, reflejos, y todo.
11:32
But what's important here is that just for small perturbation,
254
692000
2936
Pero lo importante aquí es que para perturbaciones pequeñas,
11:34
the mechanics are right.
255
694960
1496
la mecánica es correcta.
11:36
And I think this is a very important message
256
696480
2096
Y pienso que este es un mensaje muy importante
11:38
from biomechanics and robotics to neuroscience,
257
698600
2191
de la biomecánica y la robótica para la neurociencia:
11:40
saying don't underestimate to what extent the body already helps locomotion.
258
700815
4680
No hay que subestimar hasta qué punto el cuerpo ya ayuda a la locomoción.
11:47
Now, how does this relate to human locomotion?
259
707440
2160
Ahora, ¿qué relación tiene esto con la locomoción humana?
11:49
Clearly, human locomotion is more complex than cat and salamander locomotion,
260
709960
3640
Claramente, la locomoción humana es más compleja que la del gato y la salamandra,
pero al mismo tiempo, el sistema nervioso de los humanos es muy similar
11:54
but at the same time, the nervous system of humans is very similar
261
714360
3136
11:57
to that of other vertebrates.
262
717520
1576
al de otros vertebrados.
11:59
And especially the spinal cord
263
719120
1456
Y, sobre todo, la médula espinal
12:00
is also the key controller for locomotion in humans.
264
720600
2640
también es el controlador clave de la locomoción humana.
12:03
That's why, if there's a lesion of the spinal cord,
265
723760
2416
Por eso, una lesión en la médula espinal
12:06
this has dramatic effects.
266
726200
1496
tiene efectos dramáticos.
12:07
The person can become paraplegic or tetraplegic.
267
727720
2776
La persona puede quedar parapléjica o tetrapléjica.
12:10
This is because the brain loses this communication
268
730520
2376
Y eso debido a que el cerebro pierde la comunicación
12:12
with the spinal cord.
269
732920
1256
con la médula.
12:14
Especially, it loses this descending modulation
270
734200
2216
Especialmente, pierde esa modulación descendente
12:16
to initiate and modulate locomotion.
271
736440
1920
para iniciar y modular la locomoción.
12:19
So a big goal of neuroprosthetics
272
739640
1696
Por eso, un gran objetivo de la neuroprotésica
12:21
is to be able to reactivate that communication
273
741360
2376
es poder reactivar esa comunicación
12:23
using electrical or chemical stimulations.
274
743760
2440
mediante estimulaciones eléctricas o químicas.
12:26
And there are several teams in the world that do exactly that,
275
746840
2936
Y hay varios equipos en el mundo que hacen exactamente eso,
12:29
especially at EPFL.
276
749800
1216
especialmente en la EPFL
12:31
My colleagues Grégoire Courtine and Silvestro Micera,
277
751040
2496
mis colegas Grégoire Courtine y Silvestro Micera,
12:33
with whom I collaborate.
278
753560
1240
con quienes colaboro.
12:35
But to do this properly, it's very important to understand
279
755960
3096
Pero para hacerlo correctamente, es muy importante entender
12:39
how the spinal cord works,
280
759080
1736
cómo funciona la médula,
12:40
how it interacts with the body,
281
760840
1696
cómo interactúa con el cuerpo,
12:42
and how the brain communicates with the spinal cord.
282
762560
2480
y cómo se comunica el cuerpo con esta.
12:45
This is where the robots and models that I've presented today
283
765800
2896
Es ahí donde los robots y los modelos que presenté hoy
12:48
will hopefully play a key role
284
768720
1896
espero que jueguen un rol clave
12:50
towards these very important goals.
285
770640
2656
en esos objetivos tan importantes.
12:53
Thank you.
286
773320
1216
Gracias.
12:54
(Applause)
287
774560
4560
(Aplausos)
Bruno Giussani: Auke, he visto en tu laboratorio otros robots
13:04
Bruno Giussani: Auke, I've seen in your lab other robots
288
784100
2636
13:06
that do things like swim in pollution
289
786760
2456
que nadan en contaminación
13:09
and measure the pollution while they swim.
290
789240
2456
y miden la contaminación mientras nadan.
13:11
But for this one,
291
791720
1216
Pero para esto,
13:12
you mentioned in your talk, like a side project,
292
792960
3480
mencionaste en tu charla como efecto secundario,
13:17
search and rescue,
293
797640
1216
la búsqueda y el rescate,
13:18
and it does have a camera on its nose.
294
798880
2176
y tiene una cámara en la nariz.
13:21
Auke Ijspeert: Absolutely. So the robot --
295
801080
2496
Auke Ijspeert: Por supuesto, el robot...
13:23
We have some spin-off projects
296
803600
1429
Se desprenden algunos proyectos
13:25
where we would like to use the robots to do search and rescue inspection,
297
805053
3443
en los que quisiéramos usar robots para inspección de búsqueda y rescate,
13:28
so this robot is now seeing you.
298
808520
1576
por eso este robot ahora los está viendo.
13:30
And the big dream is to, if you have a difficult situation
299
810120
3176
Y el gran sueño es, si uno atraviesa una situación difícil
13:33
like a collapsed building or a building that is flooded,
300
813320
3616
como el derrumbe o la inundación de un edificio,
13:36
and this is very dangerous for a rescue team or even rescue dogs,
301
816960
3336
y es muy peligroso para el equipo de rescate o incluso para los perros,
13:40
why not send in a robot that can crawl around, swim, walk,
302
820320
2896
por qué no enviar un robot que pueda arrastrarse, nadar, caminar,
13:43
with a camera onboard to do inspection and identify survivors
303
823240
3176
con una cámara a bordo, que inspeccione, identifique sobrevivientes,
13:46
and possibly create a communication link with the survivor.
304
826440
2776
y que quizá haga de enlace de comunicación con los supervivientes.
13:49
BG: Of course, assuming the survivors don't get scared by the shape of this.
305
829240
3576
BG: Claro, suponiendo que las víctimas no se asusten por su forma.
13:52
AI: Yeah, we should probably change the appearance quite a bit,
306
832840
3296
AI: Sí, probablemente deberíamos cambiar la apariencia un poco,
porque supongo que un superviviente podría morir de un ataque al corazón
13:56
because here I guess a survivor might die of a heart attack
307
836160
2816
13:59
just of being worried that this would feed on you.
308
839000
2536
por temor a que esto se lo coma.
14:01
But by changing the appearance and it making it more robust,
309
841560
2856
Pero cambiando la apariencia y haciéndolo más robusto,
14:04
I'm sure we can make a good tool out of it.
310
844440
2056
estoy seguro de que podemos lograr una buena herramienta.
14:06
BG: Thank you very much. Thank you and your team.
311
846520
2286
BG: Muchas gracias. Gracias a todo tu equipo.
Acerca de este sitio web

Este sitio le presentará vídeos de YouTube útiles para aprender inglés. Verá lecciones de inglés impartidas por profesores de primera categoría de todo el mundo. Haz doble clic en los subtítulos en inglés que aparecen en cada página de vídeo para reproducir el vídeo desde allí. Los subtítulos se desplazan en sincronía con la reproducción del vídeo. Si tiene algún comentario o petición, póngase en contacto con nosotros mediante este formulario de contacto.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7