The incredible potential of flexible, soft robots | Giada Gerboni

Traducteur: Andrea Gava Relecteur: Yves DAUMAS

So, robots.

Parlons des robots.

Robots can be programmed

On peut les programmer pour qu'ils répètent la même tâche

to do the same task millions of times with minimal error,

un million de fois en ne se trompant que rarement,

something very difficult for us, right?

ce qui est difficile pour nous n'est-ce pas ?

And it can be very impressive to watch them at work.

Les voir à l’œuvre peut être vraiment impressionnant.

Look at them.

Regardez-les.

I could watch them for hours.

Je pourrais les observer pendant des heures.

No?

Pas vous ?

What is less impressive

Ce qui est moins impressionnant en revanche,

is that if you take these robots out of the factories,

est que si vous les sortez des usines,

where the environments are not perfectly known and measured like here,

pour les mettre dans un milieu qui n'est pas parfaitement connu et contrôlé,

to do even a simple task which doesn't require much precision,

la réalisation d'une simple tâche qui ne requiert pas une grande précision

this is what can happen.

peut donner ceci.

I mean, opening a door, you don't require much precision.

Eh oui, ouvrir une porte n'est pas une tâche compliquée.

(Laughter)

(rires)

Or a small error in the measurements,

Ou une simple erreur de mesure,

he misses the valve, and that's it --

il rate la valve, et c'est fini...

(Laughter)

(rires)

with no way of recovering, most of the time.

sans possibilité de se rétablir, la plupart du temps

So why is that?

Comment cela se fait-il ?

Well, for many years,

En fait, depuis de nombreuses années,

robots have been designed to emphasize speed and precision,

les robots ont été conçus pour allier vitesse et précision ;

and this translates into a very specific architecture.

ils sont donc créés sur la base d'une architecture très précise.

If you take a robot arm,

Prenez un bras robot,

it's a very well-defined set of rigid links

il s'agit d'un ensemble bien défini de liens rigides

and motors, what we call actuators,

et de moteurs, appelé actionneurs,

they move the links about the joints.

déplaçant les liens sur ces articulations.

In this robotic structure,

Dans ce type de structure,

you have to perfectly measure your environment,

il faut parfaitement évaluer l'environnement,

so what is around,

c'est-à-dire les alentours,

and you have to perfectly program every movement

et programmer parfaitement chaque mouvement

of the robot joints,

des articulations du robot,

because a small error can generate a very large fault,

car une simple erreur peut engendrer un problème important,

so you can damage something or you can get your robot damaged

qui pourrait endommager quelque chose, voire même votre robot

if something is harder.

s'il rencontre un obstacle très dur.

So let's talk about them a moment.

Parlons un peu de ces robots.

And don't think about the brains of these robots

Oubliez leurs cerveaux,

or how carefully we program them,

ou comment ils sont soigneusement programmés,

but rather look at their bodies.

mais regardez plutôt leur corps.

There is obviously something wrong with it,

C'est clairement un problème,

because what makes a robot precise and strong

car ce qui rend un robot précis et fort

also makes them ridiculously dangerous and ineffective in the real world,

le rend aussi ridiculement dangereux et inefficace dans le monde réel,

because their body cannot deform

car leur corps ne peut pas se plier

or better adjust to the interaction with the real world.

ou s'adapter à l'interaction avec le monde réel.

So think about the opposite approach,

Maintenant imaginez l'inverse,

being softer than anything else around you.

comment être plus souple que ce qui vous entoure.

Well, maybe you think that you're not really able to do anything if you're soft,

Vous pensez peut-être qu'être souple ne vous permet pas de faire grand chose,

probably.

probablement.

Well, nature teaches us the opposite.

Eh bien, la nature nous apprend l'inverse.

For example, at the bottom of the ocean,

Par exemple, au fond de l'océan,

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

soumis à une intense pression hydrostatique,

a completely soft animal

un animal totalement souple

can move and interact with a much stiffer object than him.

bouge et interagit avec des objets bien plus rigides que lui.

He walks by carrying around this coconut shell

Il se déplace en transportant cette coque de noix de coco

thanks to the flexibility of his tentacles,

grâce à la souplesse de ses tentacules,

which serve as both his feet and hands.

qui lui servent aussi bien de pieds que de mains.

And apparently, an octopus can also open a jar.

Et apparemment, une pieuvre peut aussi ouvrir un bocal.

It's pretty impressive, right?

Plutôt impressionnant non ?

But clearly, this is not enabled just by the brain of this animal,

Mais clairement, son cerveau n'est pas le seul à jouer un rôle,

but also by his body,

son corps également,

and it's a clear example, maybe the clearest example,

et c'est un exemple très clair, peut être le plus clair,

of embodied intelligence,

d'intelligence incarnée,

which is a kind of intelligence that all living organisms have.

une sorte d'intelligence que possèdent tous les organismes vivants.

We all have that.

Nous l'avons tous.

Our body, its shape, material and structure,

Notre corps, sa forme, sa substance et sa structure,

plays a fundamental role during a physical task,

jouent un rôle fondamental lors d'une tâche physique,

because we can conform to our environment

car nous pouvons nous adapter à notre milieu

so we can succeed in a large variety of situations

de façon à venir à bout de beaucoup de situations

without much planning or calculations ahead.

sans nécessiter beaucoup de planification ou de calculs préalables.

So why don't we put some of this embodied intelligence

Pourquoi ne pas tenter de mettre cette intelligence incarnée

into our robotic machines,

dans nos robots,

to release them from relying on excessive work

pour éviter qu'ils ne soient trop dépendants

on computation and sensing?

de calculs compliqués et de capacités de détection ?

Well, to do that, we can follow the strategy of nature,

Pour ça, on peut appliquer la stratégie de la nature,

because with evolution, she's done a pretty good job

en effet elle a fait du bon travail avec l'évolution,

in designing machines for environment interaction.

en concevant des machines faites pour interagir avec leur milieu.

And it's easy to notice that nature uses soft material frequently

Et on voit bien que la nature utilise souvent des matériaux souples

and stiff material sparingly.

et les matériaux rigides avec plus de parcimonie.

And this is what is done in this new field of robotics,

C'est ce qui est réalisé dans ce nouveau domaine de la robotique,

which is called "soft robotics,"

appelé "robotique molle",

in which the main objective is not to make super-precise machines,

dont le but n'est pas de créer des machines extrêmement précises,

because we've already got them,

parce que nous en avons déjà,

but to make robots able to face unexpected situations in the real world,

mais de faire en sorte qu'elle puissent faire face à des situations inattendues,

dans le monde réel, et donc d'opérer au dehors.

so able to go out there.

And what makes a robot soft is first of all its compliant body,

La première chose qui rend un robot souple, c'est un corps adapté,

which is made of materials or structures that can undergo very large deformations,

fait de matériaux ou de structures qui peuvent subir de grande déformations,

so no more rigid links,

donc plus de liens rigides,

and secondly, to move them, we use what we call distributed actuation,

la deuxième, pour les faire bouger, est d'utiliser l'actionnement distribué,

so we have to control continuously the shape of this very deformable body,

afin de contrôler en permanence la forme de ce corps très déformable,

which has the effect of having a lot of links and joints,

ce qui a pour effet d'avoir beaucoup de liens et d'articulations

but we don't have any stiff structure at all.

mais pas de structure rigide du tout.

So you can imagine that building a soft robot is a very different process

Construire un robot souple est donc un processus très différent

than stiff robotics, where you have links, gears, screws

que pour un robot rigide avec des liens, des vis, des engrenages

that you must combine in a very defined way.

que l'on combine d'une manière bien définie.

In soft robots, you just build your actuator from scratch

Avec des robots souples, vous construisez votre actionneur à partir de rien

most of the time,

la plupart du temps,

but you shape your flexible material

mais vous modelez votre matériau élastique

to the form that responds to a certain input.

pour qu'il réponde à une certaine sollicitation.

For example, here, you can just deform a structure

Par exemple, vous pouvez déformer une structure

doing a fairly complex shape

en une forme plutôt complexe,

if you think about doing the same with rigid links and joints,

ce qui serait difficile avec des liens rigides et des articulations,

and here, what you use is just one input,

en n'ayant besoin que d'un seul élément en entrée,

such as air pressure.

comme la pression de l'air.

OK, but let's see some cool examples of soft robots.

Voyons quelques exemples intéressants de robots mous.

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

Observez ce petit gars qui a été développé à l'Université de Harvard,

and he walks thanks to waves of pressure applied along its body,

il se déplace grâce aux vagues de pression appliquées le long de son corps,

and thanks to the flexibility, he can also sneak under a low bridge,

et grâce à sa souplesse, il peut aussi se glisser sous un pont bas,

keep walking,

et continuer de marcher,

and then keep walking a little bit different afterwards.

et continuer de se déplacer, un peu différemment, juste après.

And it's a very preliminary prototype,

Et ce n'est qu'un des premiers prototypes,

but they also built a more robust version with power on board

ils ont aussi conçu une version plus robuste avec une source d'énergie interne

that can actually be sent out in the world and face real-world interactions

qui peut être envoyée sur le terrain et faire face à des situations réelles

like a car passing it over it ...

comme une voiture roulant dessus...

and keep working.

et continuer à fonctionner.

It's cute.

C'est mignon.

(Laughter)

(Rires)

Or a robotic fish, which swims like a real fish does in water

Ou un robot poisson, qui nage, comme les vrais poissons le font dans l'eau

simply because it has a soft tail with distributed actuation

simplement grâce à sa queue souple avec actionnement distribué

using still air pressure.

qui utilise la pression de l'air.

That was from MIT,

Celui-là venait du MIT,

and of course, we have a robotic octopus.

et bien sûr, nous avons des pieuvres robotiques.

This was actually one of the first projects

C'était en fait l'un des premiers projets

developed in this new field of soft robots.

développés dans ce nouveau domaine.

Here, you see the artificial tentacle,

Voici un tentacule artificiel,

but they actually built an entire machine with several tentacles

mais ils ont construit une machine avec plusieurs tentacules

they could just throw in the water,

qu'il peuvent mettre dans l'eau,

and you see that it can kind of go around and do submarine exploration

et vous pouvez voir qu'il se déplace et fait de l'exploration sous-marine

in a different way than rigid robots would do.

d'une manière différente de ce que ferait un robot rigide.

But this is very important for delicate environments, such as coral reefs.

C'est très important pour des milieux délicats, tel que les récifs coralliens.

Let's go back to the ground.

Revenons sur la terre ferme.

Here, you see the view

Voici le point de vue

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

d'un robot développé par mes collègues de Stanford.

You see the camera fixed on top.

Voici la caméra fixée sur le dessus.

And this robot is particular,

Ce robot est particulier,

because using air pressure, it grows from the tip,

car grâce à la pression de l'air, il s'allonge

while the rest of the body stays in firm contact with the environment.

tandis que le reste de son corps reste en contact avec son milieu.

And this is inspired by plants, not animals,

Il s'inspire des plantes, et non des animaux,

which grows via the material in a similar manner

car elles grandissent à travers leur matériaux d'une manière similaire

so it can face a pretty large variety of situations.

de façon à faire face à un grand nombre de situations.

Mais en tant qu'ingénieur biomédical,

But I'm a biomedical engineer,

and perhaps the application I like the most

l'utilisation que je préfère

is in the medical field,

est l'utilisation médicale,

and it's very difficult to imagine a closer interaction with the human body

difficile d'imaginer une interaction plus proche avec le corps humain

than actually going inside the body,

que d'aller dans ce corps,

for example, to perform a minimally invasive procedure.

par exemple, exécuter une procédure peu invasive.

And here, robots can be very helpful with the surgeon,

Les robots peuvent s'avérer très utiles aux chirurgiens,

because they must enter the body

car ils doivent pénétrer les corps

using small holes and straight instruments,

au moyen de petits trous et d'instruments droits,

and these instruments must interact with very delicate structures

et ces instruments doivent interagir avec des structures très délicates

in a very uncertain environment,

dans un environnement très incertain,

and this must be done safely.

et cela doit être fait sans danger.

Also bringing the camera inside the body,

Faire rentrer une caméra dans le corps,

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

donc faire entrer la vision du chirurgien dans le corps,

can be very challenging if you use a rigid stick,

est assez complexe si l'on utilise un tube rigide,

like a classic endoscope.

comme dans une endoscopie.

With my previous research group in Europe,

Avec mon précédent groupe de recherche en Europe,

we developed this soft camera robot for surgery,

nous avons développé ce robot-caméra flexible

which is very different from a classic endoscope,

qui est très différente d'un endoscope classique,

which can move thanks to the flexibility of the module

qui se meut grâce à la souplesse du module

that can bend in every direction and also elongate.

qui se plie dans toutes les directions, et peut s'allonger aussi.

And this was actually used by surgeons to see what they were doing

Des chirurgiens l'ont utilisé pour voir ce qu'ils font,

with other instruments from different points of view,

avec d'autres instruments sous différents angles,

without caring that much about what was touched around.

sans trop s'occuper de ce qui est touché aux alentours.

And here you see the soft robot in action,

Voici le robot mou en action,

and it just goes inside.

il va à l'intérieur.

This is a body simulator, not a real human body.

C'est un simulateur de corps, pas un vrai corps humain.

It goes around.

Il se déplace partout.

You have a light, because usually,

Il est équipé d'une torche,

you don't have too many lights inside your body.

car il n'y a pas beaucoup de lumière dans votre corps.

We hope.

Enfin espérons.

(Laughter)

(Rires)

But sometimes, a surgical procedure can even be done using a single needle,

Mais parfois, une procédure chirurgicale peut être réalisée avec une seule aiguille

and in Stanford now, we are working on a very flexible needle,

et à Stanford, nous travaillons sur une aiguille très souple,

kind of a very tiny soft robot

une sorte de minuscule robot flexible

which is mechanically designed to use the interaction with the tissues

mécaniquement conçu pour interagir avec les tissus

and steer around inside a solid organ.

et contourner les organes.

This makes it possible to reach many different targets, such as tumors,

Cela permet ainsi d'atteindre différentes cibles, telles que des tumeurs,

deep inside a solid organ

profondément dans un organe,

by using one single insertion point.

en n'utilisant qu'un seul point d'insertion.

And you can even steer around the structure that you want to avoid

Et vous pouvez même contourner les structures que vous voulez éviter

on the way to the target.

pour atteindre votre cible.

So clearly, this is a pretty exciting time for robotics.

Nous vivons un époque vraiment excitante pour la robotique.

We have robots that have to deal with soft structures,

Nous avons des robots interagissant avec des structures souples,

so this poses new and very challenging questions

ce qui soulève de nouvelles questions intéressantes

for the robotics community,

pour notre communauté,

and indeed, we are just starting to learn how to control,

et effectivement, nous apprenons à peine à les contrôler,

how to put sensors on these very flexible structures.

ou comment poser des capteurs sur ces structures malléables.

But of course, we are not even close to what nature figured out

Mais sans rivaliser avec ce que la nature a réalisé

in millions of years of evolution.

en des millions d'années d'évolution.

But one thing I know for sure:

Une chose est cependant certaine :

robots will be softer and safer,

les robots seront plus souples et plus sûrs,

and they will be out there helping people.

et il seront sur le terrain, pour aider les gens.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)