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

Translator: Hamid Reza Khodayari Reviewer: Leila Ataei

This is Pleurobot.

این پولو روبات است.

Pleurobot is a robot that we designed to closely mimic a salamander species

این روباتی است که ما طراحی کردیم تا حد زیادی حرکات یک گونه سمندر را با نام

called Pleurodeles waltl.

پولورودل والت تقلید کند.

Pleurobot can walk, as you can see here,

این روبات می‌تواند راه برود،

and as you'll see later, it can also swim.

وهمانطورکه بعدا خواهید دید شنا هم می‌کند.

So you might ask, why did we design this robot?

ممکن است بپرسید چرا این ربات را طراحی کردیم؟

And in fact, this robot has been designed as a scientific tool for neuroscience.

ودرواقع این روبات به عنوان یک ابزار علمی برای علوم اعصاب طراحی شده.

Indeed, we designed it together with neurobiologists

در واقع آن ر ابا کمک متخصصان شبکه عصبی طراحی کردیم

to understand how animals move,

تا بتوانیم نحوه حرکت حیوانات را بفهمیم،

and especially how the spinal cord controls locomotion.

به ویژه اینکه چگونه نخاع حرکت را کنترل می‌کند.

But the more I work in biorobotics,

اما هرچه بیشتر درحوزه رباتیک زیستی

the more I'm really impressed by animal locomotion.

کار می‌کنم، بیشترتحت تاثیرسیستم حرکت جانوران قرار

If you think of a dolphin swimming or a cat running or jumping around,

می‌گیرم. اگرشما به شنای یک دلفین یا به دویدن و این‌سو و آن‌سو پریدن گربه یاحتی

or even us as humans,

ما انسان‌ها فکر کنید،

when you go jogging or play tennis,

وقتی می‌دوید و یا تنیس بازی می‌کنید،

we do amazing things.

کارهای خارق العاده می‌کنیم.

And in fact, our nervous system solves a very, very complex control problem.

و در واقع سیستم عصبی ما مساله بسیار بسیار پیچیده کنترل را انجام می‌دهد.

It has to coordinate more or less 200 muscles perfectly,

این سیستم باید به طوربی نقص حدود ۲۰۰ ماهیچه را هماهنگ کند.

because if the coordination is bad, we fall over or we do bad locomotion.

چون اگر هماهنگی نادرست باشد زمین می‌خوریم یا نمی‌توانیم به درستی حرکت کنیم.

And my goal is to understand how this works.

و هدفم این است که بفهمم این سیستم چگونه کار می‌کند.

There are four main components behind animal locomotion.

چهار بخش اصلی در حرکت حیوانات دخیل هستند.

The first component is just the body,

اولین بخش بدن است

and in fact we should never underestimate

و هرگز نباید دست کم بگیریم که

to what extent the biomechanics already simplify locomotion in animals.

تا چه اندازه مکانیک زیستی حرکت را در حیوانات ساده کرده است.

Then you have the spinal cord,

بخش بعدی نخاع است،

and in the spinal cord you find reflexes,

در نخاع رفلکس‌ها اتفاق می‌افتند،

multiple reflexes that create a sensorimotor coordination loop

رفلکس‌های متعددی که حلقه هماهنگی حسی حرکتی را

between neural activity in the spinal cord and mechanical activity.

بین فعالیت عصبی درنخاع و فعالیتی مکانیکی خلق می‌کنند.

A third component are central pattern generators.

بخش سوم تولید کننده‌های الگوی مرکزی هستند.

These are very interesting circuits in the spinal cord of vertebrate animals

این‌ها مدارهای بسیار جالبی در نخاع مهره‌داران هستند

that can generate, by themselves,

که می‌توانند به تنهایی

very coordinated rhythmic patterns of activity

الگوهای فعالیت منظم بسیار هماهنگ شده تولید کنند،

while receiving only very simple input signals.

در حالی که سیگنالهای ورودی بسیار ساده‌ای دریافت

And these input signals

می‌نمایند واین سیگنالها

coming from descending modulation from higher parts of the brain,

که از بخشهای بالایی مغز مانند قشر حرکتی،

like the motor cortex, the cerebellum, the basal ganglia,

مخچه و هسته‌های قاعده‌ای می‌آیند،

will all modulate activity of the spinal cord

همگی فعالیت نخاع را وقتی ما حرکت می‌کنیم

while we do locomotion.

تغییر و کنترل می‌کنند.

But what's interesting is to what extent just a low-level component,

اما جالب است این است که تا چه حد یک بخش سطح پایین

the spinal cord, together with the body,

یعنی نخاع همراه با بدن

already solve a big part of the locomotion problem.

بخش عمده‌ای از مساله حرکت را حل می‌کنند.

You probably know it by the fact that you can cut the head off a chicken,

شما احتمالا می‌دانید که پس از قطع سر یک مرغ‌

it can still run for a while,

هنوز می‌تواند مدتی بدود

showing that just the lower part, spinal cord and body,

که حاکی از آن است که نخاع و بدن بخش عمده‌ای

already solve a big part of locomotion.

از مساله حرکت را می‌توانند حل کنند.

Now, understanding how this works is very complex,

حالا درک این موضوع بسیار پیچیده است

because first of all,

زیرا اولاً

recording activity in the spinal cord is very difficult.

ثبت فعالیتهای نخاع بسیار مشکل است.

It's much easier to implant electrodes in the motor cortex

قراردادن الکترود در قشاء حرکتی بسیار راحتتر است

than in the spinal cord, because it's protected by the vertebrae.

تا در نخاع، چون که توسط ستون فقرات محافظت می‌شود.

Especially in humans, very hard to do.

به ویژه در انسانها بسیار دشوار است.

A second difficulty is that locomotion is really due to a very complex

مشکل دوم آن است که حرکت حاصل یک تعامل بسیار پیچیده

and very dynamic interaction between these four components.

و فعال بین این چهار بخش است

So it's very hard to find out what's the role of each over time.

لذا پی بردن به اینکه نقش هر یک در این فرایند چیست بسیار دشوار است.

This is where biorobots like Pleurobot and mathematical models

این همان جایی است که رباتهای زیستی مانند پولوروبات ومدل های ریاضی واقعا

can really help.

می‌توانند کمک کننده باشند.

So what's biorobotics?

خوب رشته ربات زیستی چیست؟

Biorobotics is a very active field of research in robotics

رشته ربات زیستی یک رشته بسیار فعال در حوزه رباتیک است

where people want to take inspiration from animals

که درآن می‌خواهیم از حیوانات الهام بگیریم

to make robots to go outdoors,

تا روباتهایی بسازیم که بیرون می‌روند،

like service robots or search and rescue robots

مثل روباتهای خدماتی و یا جستجو و نجات

or field robots.

یا رباتهای میدانی

And the big goal here is to take inspiration from animals

وهدف بزرگ آن است که از حیوانات الهام بگیریم تا رباتهایی

to make robots that can handle complex terrain --

بسازیم که درمکانهای پیچیده مانند پله‌ها کوهها--

stairs, mountains, forests,

و جنگلها و جاهایی که آنها هنوز

places where robots still have difficulties

مشکل دارند می‌توانند حرکت کنند

and where animals can do a much better job.

وجاهایی که حیوانات خیلی بهترعمل می‌کنند.

The robot can be a wonderful scientific tool as well.

ربات می‌تواند یک ابزار علمی فوق العاده نیز باشد.

There are some very nice projects where robots are used,

پروژه‌های بسیار خوبی وجود دارند که رباتها مورد استفاده

like a scientific tool for neuroscience, for biomechanics or for hydrodynamics.

قرار می‌گیرند، مثل یک ابزارعلمی برای علوم اعصاب، مکانیک زیستی، ویا هیدرودینامیک

And this is exactly the purpose of Pleurobot.

و این دقیقا هدف ساخت پولوروبات است.

So what we do in my lab is to collaborate with neurobiologists

خب آنچه در آزمایشگاه من انجام می‌دهیم همکاری باعصب‌شناسانی

like Jean-Marie Cabelguen, a neurobiologist in Bordeaux in France,

مثل جین ماری کابل گوئن از بوردوفرانسه است،

and we want to make spinal cord models and validate them on robots.

وما می‌خواهیم مدلهایی از یک طناب نخاعی درست کنیم و روی رباتها آنها را تست کنیم.

And here we want to start simple.

و قصد داریم ساده شروع کنیم.

So it's good to start with simple animals

لذا بهتر است با حیوانات ساده شروع کنیم

like lampreys, which are very primitive fish,

مثل مکنده ماهی که ماهیانی بسیار ابتدایی هستند،

and then gradually go toward more complex locomotion,

وکم کم به سمت حرکات پیچیده تر برویم،

like in salamanders,

مثل حرکت سمندر

but also in cats and in humans,

و همینطور حرکت گربه‌ها وانسانها

in mammals.

و پستانداران.

And here, a robot becomes an interesting tool

ودر اینجاست که یک روبات یک ابزار جالب می‌شود تا

to validate our models.

بتوانیم مدلهایمان را اعتباربخشی کنیم.

And in fact, for me, Pleurobot is a kind of dream becoming true.

و برای من پولروبات نوعی رویای به واقعیت پیوسته است.

Like, more or less 20 years ago I was already working on a computer

مثل حدوداً بیست سال پیش در دوران تحصیلات دکتری که روی یک کامپیوتر

making simulations of lamprey and salamander locomotion

حرکات مکنده ماهی و سمندر را شبیه‌سازی

during my PhD.

می کردم.

But I always knew that my simulations were just approximations.

اما همیشه می‌دانستم که شبیه‌سازی‌های من فقط تقریبی هستند.

Like, simulating the physics in water or with mud or with complex ground,

مثل شبیه سازی فیزیک در آب، یا گل ویا زمینهای پیچیده،

it's very hard to simulate that properly on a computer.

شبیه‌سازی آن به طور صحیح در کامپیوتر بسیار دشوار است.

Why not have a real robot and real physics?

چرا یک روبات و فیزیک واقعی نداشته باشیم؟

So among all these animals, one of my favorites is the salamander.

خب بین همه این حیوانات سمندر مورد علاقه من است.

You might ask why, and it's because as an amphibian,

ممکن است بپرسید چرا ودلیلش آن است که به عنوان یک دوزیست

it's a really key animal from an evolutionary point of view.

از دیگاه تحولی یک موجود واقعاً کلیدی است.

It makes a wonderful link between swimming,

یک حلقه شگفت‌انگیز بین شنای

as you find it in eels or fish,

مارماهیها و یا ماهیها

and quadruped locomotion, as you see in mammals, in cats and humans.

و حرکت چهار پایان مانند آنچه در پستانداران،گربه‌ها و انسانها می‌بینید.

And in fact, the modern salamander

ودر واقع سمندر امروزی

is very close to the first terrestrial vertebrate,

بسیار شبیه به مهره‌داران اولیه در خشکی است،

so it's almost a living fossil,

لذا تقریباً یک فسیل زنده است،

which gives us access to our ancestor,

که امکان دسترسی به اجداد ما را می‌دهد،

the ancestor to all terrestrial tetrapods.

اجداد همه چهارپایان خشکی.

So the salamander swims

بنابراین سمندر شنا می‌کند

by doing what's called an anguilliform swimming gait,

با انجام آنچه آن را حرکت موجی هنگام شنا می‌نامیم،

so they propagate a nice traveling wave of muscle activity from head to tail.

لذا آنها یک موج ناشی از حرکت ماهیچهای را ازسربه دم می‌فرستند.

And if you place the salamander on the ground,

واگرشما سمندر را روی زمین بگذارید،

it switches to what's called a walking trot gait.

حرکتش به آنچه آن را حرکت یورتمه‌ای می‌نامیم

In this case, you have nice periodic activation of the limbs

تبدیل می‌شود. دراین حالت شما فعال سازی متناوب اعضا را دارید

which are very nicely coordinated

که بسیارجالب باحرکت موجی بدن

with this standing wave undulation of the body,

هماهنگ هستند.

and that's exactly the gait that you are seeing here on Pleurobot.

واین دقیقا همان حرکتی است که شما در پولو روبات می‌بینید.

Now, one thing which is very surprising and fascinating in fact

حالا آنچه بسیار متحیر کننده و شگفت انگیز است آن است که

is the fact that all this can be generated just by the spinal cord and the body.

همه اینها فقط توسط نخاع و بدن تولید می‌شوند.

So if you take a decerebrated salamander --

لذا اگر یک سمندر بدون مغز را بردارید --

it's not so nice but you remove the head --

خیلی جالب نیست اما شما سرش راجدا می‌کنید--

and if you electrically stimulate the spinal cord,

و اگرنخاع را تحریک الکتریکی کنید،

at low level of stimulation this will induce a walking-like gait.

با اندکی تحریک حرکت شبیه راه رفتن ایجاد می‌شود.

If you stimulate a bit more, the gait accelerates.

اگر شما کمی بیشتر تحریک کنید، حرکت سریع تر می شود.

And at some point, there's a threshold,

و در یک آستانه تحریک،

and automatically, the animal switches to swimming.

بطور خودکار حرکت حیوان شبیه شنا می‌شود.

This is amazing.

حیرت‌انگیز است.

Just changing the global drive,

تنها با تغییر در حرکت عمومی

as if you are pressing the gas pedal

گویی شما در حال فشردن پدال گاز

of descending modulation to your spinal cord,

حرکت موجی کاهشی نخاع هستید،

makes a complete switch between two very different gaits.

تغییر بین دو نوع حرکت کاملا متفاوت بوجود می‌آید.

And in fact, the same has been observed in cats.

در واقع چنین رفتاری در گربه‌ها نیز مشاهده شده است.

If you stimulate the spinal cord of a cat,

اگر شما نخاع یک گربه را تحریک کنید

you can switch between walk, trot and gallop.

حرکات راه رفتن، یورتمه رفتن ودویدن بوجود می‌آید.

Or in birds, you can make a bird switch between walking,

یا در پرندگان، می‌توانید با تحریک اندک راه رفتن

at a low level of stimulation,

را بوجود آورید،

and flapping its wings at high-level stimulation.

ویا بال زدن با تحریک بیشتر.

And this really shows that the spinal cord

و این درواقع حاکی از آن است که نخاع

is a very sophisticated locomotion controller.

یک کنترل کننده بسیار پیشرفته حرکت می‌باشد.

So we studied salamander locomotion in more detail,

بنابراین حرکت سمندر را با جزئیات بیشتر مطالعه کردیم،

and we had in fact access to a very nice X-ray video machine

درواقع یک دستگاه فیلم برداری با اشعه ایکس داشتیم

from Professor Martin Fischer in Jena University in Germany.

که توسط پروفسور مارتین فیشر از دانشگاه جنا در آلمان در اختیار ما قرار گرفت.

And thanks to that, you really have an amazing machine

و این یک ماشین فوق‌العاده

to record all the bone motion in great detail.

برای ضبط تمامی حرکات استخوان با جزئیات است.

That's what we did.

این کاری است که کردیم.

So we basically figured out which bones are important for us

خب در ابتدا مشخص کردیم که کدام استخوانها برای ما مهم هستند

and collected their motion in 3D.

و حرکت آنها را به شکل سه بعدی ضبط کردیم.

And what we did is collect a whole database of motions,

آنچه انجام دادیم جمع آوری یک بانک اطلاعاتی از حرکات،

both on ground and in water,

هم بروی زمین وهم درآب بود،

to really collect a whole database of motor behaviors

جمع‌آوری یک بانک اطلاعاتی کامل از رفتار حرکتی که یک

that a real animal can do.

حیوان می‌تواند انجام دهد.

And then our job as roboticists was to replicate that in our robot.

و پس از آن، کار ما به عنوان متخصص ربات بازسازیشان در ربات ما بود.

So we did a whole optimization process to find out the right structure,

لذا طی یک فرایند کامل بهینه سازی پی بردیم ساختار درست چیست و اینکه

where to place the motors, how to connect them together,

موتورها را کجا قرار دهیم و چگونه آنها را به هم وصل کنیم،

to be able to replay these motions as well as possible.

تا بتوانیم به بهترین شکل بازسازی کنیم.

And this is how Pleurobot came to life.

واین چنین بود که پولوروبات متولد شد.

So let's look at how close it is to the real animal.

خب ببینیم تا چه حد به حیوان واقعی نزدیک است.

So what you see here is almost a direct comparison

لذا آنچه اینجا می‌بینید تقریبا یک مقایسه مستقیم

between the walking of the real animal and the Pleurobot.

بین حرکت پولو روبات و حیوان واقعی است.

You can see that we have almost a one-to-one exact replay

همانطور که می‌بینید دقیقا تمامی حرکات

of the walking gait.

را کپی برداری کرده‌ایم.

If you go backwards and slowly, you see it even better.

اگر به عقب برگردید باحرکت آهسته بهتر قابل مشاهده است.

But even better, we can do swimming.

اما حتی بهتراز این شنا هم می‌کند.

So for that we have a dry suit that we put all over the robot --

لذا یک لباس شنای مخصوص به روبات پوشاندیم--

(Laughter)

(خنده)

and then we can go in water and start replaying the swimming gaits.

و بعد ربات را در آب گذاشتیم که می‌تواند حرکات شنا را انجام دهد.

And here, we were very happy, because this is difficult to do.

ودر اینجا بود که خیلی خوشحال شدیم چون کار بسیار سختی است.

The physics of interaction are complex.

قوانین فیزیکی حاکم بر تعامل بسیار پیچیده هستند.

Our robot is much bigger than a small animal,

روبات ما بسیار بزرگتر از یک حیوان کوچک است،

so we had to do what's called dynamic scaling of the frequencies

لذا مجبور بودیم کاری کنیم که به آن مقیاس‌بندی دینامیک فرکانسها

to make sure we had the same interaction physics.

می‌نامند تا مطمئن شویم همان فیزیک تعاملی را داریم.

But you see at the end, we have a very close match,

و شما می‌بینید که یک نمونه بسیار مشابه داریم،

and we were very, very happy with this.

و از این موضوع بسیار خوشحال بودیم.

So let's go to the spinal cord.

خب بیاید برویم سراغ نخاع.

So here what we did with Jean-Marie Cabelguen

خب آنچه ما با جین ماری کابل گوئن انجام دادیم

is model the spinal cord circuits.

مدل سازی مدارهای نخاع بود.

And what's interesting is that the salamander

وآنچه جالب است این است که سمندر

has kept a very primitive circuit,

مدار بسیار ابتدایی را حفظ کرده است،

which is very similar to the one we find in the lamprey,

که مشابه آن را در مکنده ماهی می‌بینیم،

this primitive eel-like fish,

این ماهی شبیه مارماهی،

and it looks like during evolution,

وبه نظر می‌رسد که در مسیر تحول،

new neural oscillators have been added to control the limbs,

اوسیلاتورهای عصبی جدیدی اضافه شده‌اند تا اعضا را کنترل کنند،

to do the leg locomotion.

تا حرکت پاها را کنترل کنند.

And we know where these neural oscillators are

و می‌دانیم این اوسیلاتورهای عصبی کجا هستند،

but what we did was to make a mathematical model

اما آنچه انجام دادیم ایجاد یک مدل ریاضی بود

to see how they should be coupled

تا ببینیم چطور باید با هم جفت شوند

to allow this transition between the two very different gaits.

تا انتقال بین این دونوع حرکت امکان‌پذیر باشد.

And we tested that on board of a robot.

و ما آن را روی برد ربات آزمودیم.

And this is how it looks.

و این چنین شد.

So what you see here is a previous version of Pleurobot

خب آنچه شما اینجا می‌بینید نسخه قبلی پولوروبات است

that's completely controlled by our spinal cord model

که کاملا توسط مدل نخاعی ما که بر روی برد ربات برنامه ریزی شده

programmed on board of the robot.

کنترل می‌شود.

And the only thing we do

و تنها کاری که ما می‌کنیم

is send to the robot through a remote control

فرستادن به ربات ازطریق یک کنترل از راه دور

the two descending signals it normally should receive

دو سیگنال ارسالی ازبخش بالایی مغز است که معمولا

from the upper part of the brain.

باید دریافت کند.

And what's interesting is, by playing with these signals,

و جالب اینجاست که با بازی کردن با این سیگنالها

we can completely control speed, heading and type of gait.

ما می‌توانیم کاملا سرعت، جهت و نوع حرکت را کنترل کنیم.

For instance,

مثلا

when we stimulate at a low level, we have the walking gait,

وقتی در سطح پایین تحریک صورت می‌گیرد ما راه رفتن را داریم،

and at some point, if we stimulate a lot,

و وقتی زیاد تحریک صورت می‌گیرد،

very rapidly it switches to the swimming gait.

بسیار سریع راه رفتن به شنا تبدیل می‌شود.

And finally, we can also do turning very nicely

و درنهایت ربات ما بسیار زیبا می‌چرخد،

by just stimulating more one side of the spinal cord than the other.

آنهم فقط از طریق تحریک بیشتر یک طرف نخاع.

And I think it's really beautiful

و به نظر من این بسیار زیباست

how nature has distributed control

که چگونه طبیعت کنترل را توزیع کرده

to really give a lot of responsibility to the spinal cord

تا مسئولیت بسیار زیادی به نخاع بدهد

so that the upper part of the brain doesn't need to worry about every muscle.

بگونه ای که بخش بالایی مغز لازم نیست نگران تک تک ماهیچه‌ها باشد.

It just has to worry about this high-level modulation,

مغز تنها لازم است نگران مدولاسیون سطح بالا باشد،

and it's really the job of the spinal cord to coordinate all the muscles.

و این واقعا وظیفه نخاع است تا هماهنگی بین ماهیچه ها را انجام دهد.

So now let's go to cat locomotion and the importance of biomechanics.

خب حالا برویم سراغ حرکت گربه و اهمیت مکانیک زیستی.

So this is another project

خب این یک پروژه دیگراست

where we studied cat biomechanics,

که در آن ما مکانیک زیستی گربه را مطالعه کردیم،

and we wanted to see how much the morphology helps locomotion.

و قصد داشتیم بدانیم تاچه اندازه شکل بدن به حرکت کمک می‌کند.

And we found three important criteria in the properties,

ما سه معیار مهم در خصوصیات،

basically, of the limbs.

دست وپای گربه یافتیم.

The first one is that a cat limb

اولین معیار آن است که دست وپای گربه

more or less looks like a pantograph-like structure.

کما بیش مثل یک پانتوگراف عمل می‌کند

So a pantograph is a mechanical structure

پانتوگراف یک وسیله مکانیکی است

which keeps the upper segment and the lower segments always parallel.

که همواره بخش بالایی را با بخش پایینی موازی نگه می‌دارد.

So a simple geometrical system that kind of coordinates a bit

یک سیستم هندسی که به نوعی کمی هماهنگ کننده

the internal movement of the segments.

حرکات داخلی اجزا است.

A second property of cat limbs is that they are very lightweight.

ویژگی دوم دست وپای گربه آن است که خیلی سبک هستند.

Most of the muscles are in the trunk,

بیشتر ماهیچه‌ها در بخش بدن قرار دارند،

which is a good idea, because then the limbs have low inertia

که ایده خوبی است زیرا در این صورت دست وپا اینرسی کمی دارند

and can be moved very rapidly.

ولذا می‌توانند سریع حرکت کنند.

The last final important property is this very elastic behavior of the cat limb,

آخرین و مهمترین ویژگی رفتار انعطاف پذیر دست وپای گربه است،

so to handle impacts and forces.

تا بتواند فشار و نیروهای وارده را مدیریت کند.

And this is how we designed Cheetah-Cub.

وبدین ترتیب بود که ما بچه یوزپلنگ را طراحی کردیم.

So let's invite Cheetah-Cub onstage.

اجازه بدهید آن را به روی صحنه دعوت کنیم.

So this is Peter Eckert, who does his PhD on this robot,

این پیتر اکرت است که به عنوان پروژه دکتری خود روی این روبات کار می‌کند،

and as you see, it's a cute little robot.

همانگونه که می‌بینید رباتی زیبا و کوچک است.

It looks a bit like a toy,

شبیه یک اسباب بازی است،

but it was really used as a scientific tool

اما واقعا به عنوان یک ابزارعلمی از آن

to investigate these properties of the legs of the cat.

استفاده شد تا خصوصیات پاهای گربه مورد بررسی قرار گیرد.

So you see, it's very compliant, very lightweight,

همانگونه که می‌بینید بسیارشبیه گربه و سبک است،

and also very elastic,

و بسیار انعطاف پذیر است،

so you can easily press it down and it will not break.

شما می‌توانید بدون اینکه بشکند به آن فشار وارد کنید.

It will just jump, in fact.

درواقع خواهد پرید.

And this very elastic property is also very important.

و این انعطاف پذیری بسیار مهم است.

And you also see a bit these properties

و شما خصوصیات سه بخش پا را

of these three segments of the leg as pantograph.

که مثل پانتوگراف است می‌بینید.

Now, what's interesting is that this quite dynamic gait

آنچه جالب است این است که این حرکت کاملا دینامیک

is obtained purely in open loop,

از طریق یک حلقه باز صورت می‌گیرد،

meaning no sensors, no complex feedback loops.

بدین معنی که هیچ حسگری ویا هیچ حلقه بازخوردی پیچیده‌ای وجود ندارد.

And that's interesting, because it means

و این جالب است زیرا بدین معنی است که

that just the mechanics already stabilized this quite rapid gait,

فقط نحوه حرکت پاها باعث ثبات این حرکت کاملا سریع شده است،

and that really good mechanics already basically simplify locomotion.

واین نحوه طراحی باعث ساده شدن حرکت شده است.

To the extent that we can even disturb a bit locomotion,

به حدی که ما می‌توانیم حتی کمی این حرکت را بر هم بزنیم، همانگونه

as you will see in the next video,

که در فیلم بعدی خواهید دید،

where we can for instance do some exercise where we have the robot go down a step,

به طوری که مثلا ما کمی تمرین می‌کنیم و ربات را مجبورمی‌کنیم از پله پایین برود،

and the robot will not fall over,

و ربات به پایین پرت نخواهد شد،

which was a surprise for us.

که باعث حیرت ما شد.

This is a small perturbation.

این یک کمی باعث نگرانی است.

I was expecting the robot to immediately fall over,

من انتظار داشتم که ربات بلافاصله بیافتد،

because there are no sensors, no fast feedback loop.

زیرا هیچ حسگر یا هیچ حلقه واکنشی سریع وجود ندارد.

But no, just the mechanics stabilized the gait,

اما نیافتاد وفقط ساختار طراحی به آن ثبات بخشید.

and the robot doesn't fall over.

و ربات نمی‌افتد.

Obviously, if you make the step bigger, and if you have obstacles,

واضح است که اگرپله بزرگتر باشد ومانعی باشد،

you need the full control loops and reflexes and everything.

شما نیازمند حلقه‌ها و رفلکس‌های کنترلی کامل و همه چیز هستید.

But what's important here is that just for small perturbation,

وآنچه مهم است آن است که با کمی نگرانی

the mechanics are right.

طراحی درست کار می‌کند.

And I think this is a very important message

و به نظر من این یک پیام مهم است

from biomechanics and robotics to neuroscience,

از سوی بیومکانیک ورزشی و علوم رباتیک به علوم اعصاب

saying don't underestimate to what extent the body already helps locomotion.

با این مضمون که میزان نقش بدن در حرکت را دست کم نگیرید.

Now, how does this relate to human locomotion?

حالا این چه ربطی به حرکت انسان دارد؟

Clearly, human locomotion is more complex than cat and salamander locomotion,

واضح است که حرکت انسان پیچیده‌تر از حرکت گربه و سمندراست،

but at the same time, the nervous system of humans is very similar

اما در عین حال سیستم عصبی انسان بسیار مشابه

to that of other vertebrates.

دیگر مهره‌داران است.

And especially the spinal cord

و به ویژه نخاع

is also the key controller for locomotion in humans.

که کنترل کننده اصلی برای حرکت انسان است.

That's why, if there's a lesion of the spinal cord,

به همین خاطر است که اگر نخاع اسیب ببیند میتواند

this has dramatic effects.

تاثیرات بسیاری داشته باشد. فرد

The person can become paraplegic or tetraplegic.

قادر به حرکت پاها یا دست و پاها نخواهد بود.

This is because the brain loses this communication

زیرا مغز ارتباط خود را با نخاع

with the spinal cord.

از دست می‌دهد.

Especially, it loses this descending modulation

به ویژه مدولاسیون بالا دستی از دست می‌رود

to initiate and modulate locomotion.

که باعث آغاز و تغییر حرکت است.

So a big goal of neuroprosthetics

لذا هدف بزرگ علم پروتزهای عصبی

is to be able to reactivate that communication

آن است که ارتباط دوباره از طریق تحریک کننده‌های

using electrical or chemical stimulations.

الکتریکی و شیمیایی برقرار گردد.

And there are several teams in the world that do exactly that,

و چندین تیم دردنیا هستند که روی این پروژه کار می‌کنند به ویژه

especially at EPFL.

دردانشگاه فناوری لوزان

My colleagues Grégoire Courtine and Silvestro Micera,

همکاران من گریگور کورتین و سیلوسترو میسرا که من با

with whom I collaborate.

آنها همکاری می‌کنم.

But to do this properly, it's very important to understand

برای انجام صحیح این کار مهم است که بفهمیم

how the spinal cord works,

نخاع چگونه کار می‌کند،

how it interacts with the body,

چگونه با بدن تعامل می‌کند،

and how the brain communicates with the spinal cord.

و مغز چگونه با نخاع ارتباط برقرار می‌کند.

This is where the robots and models that I've presented today

این جایی است که امیدواریم رباتها و مدلهایی که امروز ارائه دادم

will hopefully play a key role

در جهت این اهداف بسیار مهم

towards these very important goals.

نقش مهمی را ایفاخواهند کرد.

Thank you.

تشکر.

(Applause)

(تشویق)

Bruno Giussani: Auke, I've seen in your lab other robots

برونو: آک، من رباتهای دیگری را در آزمایشگاه شما دیدم

that do things like swim in pollution

که می‌توانند درآبهای آلوده شنا کنند

and measure the pollution while they swim.

و میزان آلودگی را اندازه بگیرند.

But for this one,

اما برای این یکی

you mentioned in your talk, like a side project,

شما در صحبتهایتان به یک پروژه جانبی، یعنی جستجو و نجات

search and rescue,

اشاره کردید،

and it does have a camera on its nose.

و ربات شما در بخش جلو به دوربین مجهزاست.

Auke Ijspeert: Absolutely. So the robot --

آک: بله- خب ربات --

We have some spin-off projects

ما پروژه‌های جانبی داریم

where we would like to use the robots to do search and rescue inspection,

که می‌خواهیم از طریق رباتها عملیات جستجو و نجات انجام دهیم،

so this robot is now seeing you.

خب این ربات الان شما را می‌بیند

And the big dream is to, if you have a difficult situation

ورویای بزرگ آن است که اگر شما با یک موقعیت دشوار روبرو شدید

like a collapsed building or a building that is flooded,

مثل ساختمان فروریخته و یا سیل گرفته

and this is very dangerous for a rescue team or even rescue dogs,

که بسیار برای تیم نجات و حتی سگها خطرناک هستند،

why not send in a robot that can crawl around, swim, walk,

چرا ربات دوربین‌داری را نفرستیم که می‌تواند بخزد، راه برود،

with a camera onboard to do inspection and identify survivors

شنا کند و کار جستجو و نجات زنده‌ها را انجام دهد

and possibly create a communication link with the survivor.

و احتمالا یک رابط بین نجات یافتگان شود.

BG: Of course, assuming the survivors don't get scared by the shape of this.

برونو: البته با فرض بر اینکه نجات یافتگان ازشکل آنها نمی‌هراسند.

AI: Yeah, we should probably change the appearance quite a bit,

آک : بله ما احتمالا باید شکل آنها را کمی عوض کنیم،

because here I guess a survivor might die of a heart attack

چون فکرمی‌کنم یک نجات یافته از حمله قلبی از نگرانی

just of being worried that this would feed on you.

طعمه این ربات شدن خواهد مرد.

But by changing the appearance and it making it more robust,

اما با تغییر ظاهر و مقاوم کردن آن

I'm sure we can make a good tool out of it.

مطمئن هستم که ابزار خوبی خواهیم داشت.

BG: Thank you very much. Thank you and your team.

برونو: تشکر فراوان از شما و تیمتان.