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

سارا برگبریتر: چرا ربات هایی به اندازه یک دانه برنج ساختم

Translator: soheila Jafari Reviewer: Leila Ataei

My students and I work on very tiny robots.

من و دانشجویانم روی ربات های خیلی کوچک کار می کنیم.

Now, you can think of these as robotic versions

حالا شما می توانید به این ها به عنوان مدل های رباتی فکر کنید

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

که همه شما با آنها آشنا هستید: مورچه

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

همه ما می دانیم که مورچه ها و دیگر حشرات این اندازه ای

can do some pretty incredible things.

می توانند کارهای فوق العاده ای انجام دهند.

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

همه ما گروهی از مورچه ها یا چیزی شبیه آن را دیده ایم که

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

مثلا چیپس سیب زمینی شما را در زمان پیک نیک رفتن با خود ببرند.

But what are the real challenges of engineering these ants?

ولی چالش اصلی طراحی این مورچه ها چیست؟

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

اول از همه ما چطور باید توانایی‌های یک مورچه را

in a robot at the same size scale?

در یک ربات با همین اندازه قرار دهیم؟

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

خوب ابتدا باید متوجه شویم چطور آنها را حرکت دهیم

when they're so small.

آنهم وقتی که خیلی کوچک هستند.

We need mechanisms like legs and efficient motors

ما به مکانیزم هایی مثل پا و موتورهای موثر برای

in order to support that locomotion,

پشتیبانی از حرکت آنها نیاز داریم،

and we need the sensors, power and control

و همینطور به سنسورها و قدرت و کنترل

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

تا همه چیز را در یک ربات مورچه نیمه هوشمند قرار دهیم.

And finally, to make these things really functional,

و در آخر برای کاربردی کردن همه این چیزها

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

می خواهیم همه آنها با هم کار کنند تا کارهای بزرگتری انجام دهند.

So I'll start with mobility.

خوب ابتدا با تحرک شروع می کنیم.

Insects move around amazingly well.

حشرات خیلی خوب حرکت می کنند.

This video is from UC Berkeley.

این ویدیو از دانشگاه یوسی برکلی است.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

نشان می دهد که یک سوسک روی زمین خیلی سخت حرکت می کند،

without tipping over,

بدون این که سُر بخورد،

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

و این توانایی به خاطر پاهای اوست که ترکیبی از مواد سفت و محکم است،

which is what we traditionally use to make robots,

همان چیزی است که معمولابرای ساخت ربات ها استفاده می کنیم،

and soft materials.

و البته مواد نرم.

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

وقتی شما خیلی کوچک هستید، پریدن یکی دیگر از راه های جذاب حرکت است.

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

این حشرات انرژی را در یک فنر ذخیره می کنند و آن را به سرعت رها می کنند

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

تا انرژی زیادی که لازم دارند را به دست آورند، مثل از آب بیرون پریدن.

So one of the big contributions from my lab

خوب یکی از بزرگترین دستاوردهای آزمایشگاه مان

has been to combine rigid and soft materials

این بوده که مواد سخت و نرم را

in very, very small mechanisms.

در مکانیزم های خیلی خیلی کوچک ترکیب کرده ایم.

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

این مکانیزم پریدن در حدود چهار میلی متر در یک طرف است،

so really tiny.

پس واقعا خیلی کوچک است.

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

ماده سخت در اینجا سیلیکون و ماده نرم لاستیک سیلیکون است.

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

و ایده اولیه این هست که میخواهیم این را فشرده کنیم،

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

انرژی را در فنرها ذخیره کنیم و یکهو آن را برای پریدن رها کنیم.

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

خب تا الان هیچ موتوری و هیچ انرژی وجود ندارد.

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

با یک روشی به کار انداخته می شود که در آزمایشگاه ام آن را

"graduate student with tweezers." (Laughter)

-‌‌دانشجوی فارغ التحصیل انبر به دست- می نامیم.

So what you'll see in the next video

چیزی که در ویدیو بعدی خواهید دید

is this guy doing amazingly well for its jumps.

این موجوی است که پرش های ربات را خیلی خوب انجام می دهد.

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

این آرون است، همان فارغ التحصیل انبر به دست مورد نظر.

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

و این چیزی که می بینید مکانیزم چهار میلی متری است

jumping almost 40 centimeters high.

که ۴۰ سانتی متر پرش می کند.

That's almost 100 times its own length.

تقریبا ۱۰۰ برابر طول خود آن است.

And it survives, bounces on the table,

و نجات می یابد و روی میز جهش می کند.

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

بسیار قوی است و خیلی خوب نجات می یابد تا وقتی آن را گم کنیم.

because it's very tiny.

چون خیلی ریز است.

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

نهایتا می خواهیم به آن موتور نیز اضافه کنیم،

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

و دانشجویانی در آزمایشگاه داریم که روی موتورهای میلی متری کار می کنند

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

تا در آخر داخل ربات های کوچک و خودکار قرار گیرند.

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

ولی برای دیدن حرکت و جابجایی به این کوچکی

we're cheating and using magnets.

ما تقلب میکنیم و از آهن ربا استفاده می کنیم.

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

و این چیزی است که نهایتا قسمتی از پای یک ربات کوچک خواهد بود،

and you can see the silicone rubber joints

و شما می توانید مفاصل پلاستیکی سیلیکون را ببینید

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

و یک آهن ربای جاسازی شده وجود دارد که در حال حرکت است

by an external magnetic field.

با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی.

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

پس این ما را به سمت رباتی که قبل تر نشان دادم هدایت می کند.

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

بسیار جالب است که این ربات می تواند به ما کمک کند متوجه شویم

is how insects move at this scale.

چطور حشرات با این اندازه حرکت می کنند.

We have a really good model for how everything

یک مدل خیلی خوب درباره حرکت همه چیز

from a cockroach up to an elephant moves.

از سوسک ها تا فیل‌ها را داریم.

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

همه ما وقتی می دویم یک حالت جهشی داریم.

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

اما وقتی من خیلی کوچک هستم نیروی بین پای من و زمین

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

بیشتر از حجم من روی حرکتم تاثیر می گذارد،

which is what causes that bouncy motion.

که باعث حرکت جهشی می شود.

So this guy doesn't work quite yet,

پس این هنوز خیلی خوب کار نمی کند،

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

ولی مدل های نسبتا بزرگتری داریم که واقعا می دوند.

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

و این با حدود یک سانتی متر مکعب در یک طرف قرار دارد. واقعا کوچک است.

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

ما توانستیم به حرکت ۱۰ برابر طول بدنش در ثانیه برسیم،

so 10 centimeters per second.

که ۱۰ ساتیمتر در ثانیه هست.

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

برای این موجود کوچک، واقعا سریع هست،

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

و با تنظیمی که ما کردیم این تنها محدویت آن هست.

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

اما به شما ایده‌هایی درمورد چگونگی کار کردش می دهد.

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

همچنین می تونیم نسخه چاپ‌سه بعدی آن را درست کنیم که بتواند از موانع بالا رود،

a lot like the cockroach that you saw earlier.

خیلی شبیه سوسکی که در ابتدا دیدید.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

اما در نهایت می‌خواهیم همه چیز را در این ربات قرار دهیم.

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

ما سنسور( سنجش)، قدرت، کنترل، و حرکت همه را با همه می‌خواهیم،

and not everything needs to be bio-inspired.

لازم نیست همه چیز الهام گرفته از زیست‌شناسی باشد.

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

این ربات به اندازه یک تیک تک هست.( نوعی آبنبات ریز)

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

در این مورد، به جای آهنربا یا عضلات که این را به حرکت وا دارد،

we use rockets.

ما از موشک استفاده کردیم.

So this is a micro-fabricated energetic material,

خب این مواد دارای انرژی در ابعاد میکرونی هستند،

and we can create tiny pixels of this,

و می‌توانیم پیکسل‌های بسیار ریزی از آنها بسازیم،

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

و می توانیم یکی از این پیکسل‌ها را در شکم این ربات جا دهیم،

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

و هنگامی که نور افزایش می یابد، می تواند بپرد.

So the next video is one of my favorites.

خوب ویديو بعدی یکی از مورد علاقه ترین های من هست.

So you have this 300-milligram robot

شما این ربات ۳۰۰ میلی گرم را دارید

jumping about eight centimeters in the air.

که حدود ۸ میلیمتر در هوا پرواز می‌کند.

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

تنها چهار در چهار در هفت میلیمتر است.

And you'll see a big flash at the beginning

در ابتدا فلش بزرگی را می بینید

when the energetic is set off,

هنگامی که انرژی تخلیه می شود،

and the robot tumbling through the air.

و ربات در هوا چرخ می زند.

So there was that big flash,

خب فلش به این بزرگی بود،

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

و شما می‌توانید ربات‌ را ببینید که در هوا پرواز می کند.

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

خب هیچ سیم یا بندی( برای محدود کرن ) در آن نیست.

Everything is onboard, and it jumped in response

همه چیز در آن هست، و در مقابل حرکت

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

انگشت یک دانشجو در مقابل چراغ بر روی میز واکنش نشان می دهد.

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

خب فکر می کنم شما می توانید تمامی کارهای جالبی که ما با این رباتها بکنیم

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

این که در این اندازه می توانند بدوند، سینه خیز بروند، بپرند و غلت بزنند را تصور کنید.

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

ویرانی که بعد از یک فاجعه طبیعی مانند زلزله ایجاد می‌شود را تصور کنید.

Imagine these small robots running through that rubble

و رباتهای کوچکی که برای یافتن بازماندگان

to look for survivors.

به طرف ویرانیهای حر کت می کنند را تصورکنید.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

یا شماری زیادی از رباتهای کوچک که در اطراف یک پل در حرکتند

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

تا با بازرسی از آن مطمئن شوند که ایمن هست،

so you don't get collapses like this,

و هنگامی که روی آن هستید، فرو نمی ریزد،

which happened outside of Minneapolis in 2007.

مانند اتفاقی که در سال ۲۰۰۷ در بیرون شهر مینیاپولیس افتاد.

Or just imagine what you could do

یا تصور کنید که چه کاری می توانید کنید

if you had robots that could swim through your blood.

اگر رباتی بتواند در بدن شما از طریق خون‌تان شنا کند.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

درسته؟" سفری خارق العاده هست"ایزاک آسیموف.

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

یا اینکه آنها بتوانند عمل جراحی را بدون بازکردن محل انجام دهند.

Or we could radically change the way we build things

یا اینکه ما می‌توانیم اساسا روش ساخت چیزها را تغییر دهیم

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

اگر رباتهای کوچک مان به همان شیوه که موریانه انجام دهید کار را انجام دهند،

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

و آنها یک کوه هشت متری باورنکردنی را ساختند،

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

آپارتمانی با تهویه خوب برای دیگر موریانه‌ها

in Africa and Australia.

در آفریقا و استرالیا.

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

خب فکر می‌کنم به شما آنچه که ما

of what we can do with these small robots.

میتوانیم با این رباتهای کوچک انجام دهیم را نشان دادم.

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

ما تعدادی را نیز بصورت پیشرفته ساخته ایم، ولی هنوز راه طولانی در پیش داریم،

and hopefully some of you can contribute to that destination.

و امیدوارم که برخی از شما بتوانید با ما از راه دور همکاری کند.

Thanks very much.

بسیار سپاسگزارم.

(Applause)

(تشویق تماشاگران)