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

Sarah Bergbreiter: Pourquoi je crée des robots de la taille d'un grain de riz

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: Elisabeth Buffard

My students and I work on very tiny robots.

Avec mes étudiants, nous travaillons sur des mini robots.

Now, you can think of these as robotic versions

On peut considérer qu'il s'agit des versions robotisées

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

d'une petite bête que vous connaissez bien : la fourmi.

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

On le sait, les fourmis et les insectes de cette taille,

can do some pretty incredible things.

sont capables d'inimaginables prouesses.

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

On a tous déjà vu lors d'un pique-nique

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

une colonie de fourmis, par exemple, embarquer un chips sur leurs dos.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Quels défis se posent dans l'imitation mécanique des fourmis ?

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

Tout d'abord, comment créer un robot aussi petit qu'une fourmi

in a robot at the same size scale?

qui puisse reproduire ses capacités ?

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

Premier défi à relever : réussir à faire bouger ces robots

when they're so small.

malgré leur petite taille.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Il faut des articulations mécaniques en guise de pattes,

in order to support that locomotion,

des moteurs fiables pour assurer la locomotion.

and we need the sensors, power and control

On a besoin des capteurs, de courant et un téléguidage

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

pour que le tout s'assemble en un robot semi-intelligent.

And finally, to make these things really functional,

Enfin, pour que l'appareil ait une fonction réelle,

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

ces robots doivent faire ensemble ce qu'un seul robot ne peut pas faire.

So I'll start with mobility.

Commençons par la mobilité.

Insects move around amazingly well.

Les insectes se déplacent étonnamment bien.

This video is from UC Berkeley.

Dans cette vidéo de l'UC Berkeley,

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

on voit un cafard se déplaçant sur un terrain accidenté

without tipping over,

sans tomber.

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

Il en capable grâce à ses pattes faites de matériaux rigides et souples.

which is what we traditionally use to make robots,

Or les robots sont eux aussi construits

and soft materials.

en matériaux rigides généralement.

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

Sauter est aussi une manière intéressante de se déplacer quand on est très petit.

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

Ces insectes accumulent de l'énergie dans un ressort et la libère très vite

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

afin d'obtenir la puissance nécessaire pour bondir hors de l'eau par exemple.

So one of the big contributions from my lab

C'est là que mon laboratoire s'est vraiment rendu utile :

has been to combine rigid and soft materials

nous avons créé un alliage de matériaux rigides et souples

in very, very small mechanisms.

et à l'intégrer dans de très petits engins.

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

Cet engin sauteur fait à peu près 4 mm de côté,

so really tiny.

il est donc très petit.

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

Le matériau rigide ici est en silicone, et le souple en caoutchouc de silicone.

L'idée est ensuite, grosso modo, de miniaturiser tout cela,

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

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

stocker l'énergie dans les ressorts et la libérer pour sauter.

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

À ce stade, l'engin ne possède ni moteur, ni alimentation électrique.

Il est manœuvré grâce à la méthode qu'on appelle, dans notre laboratoire,

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

"graduate student with tweezers." (Laughter)

« le stagiaire aux pincettes. » (rires)

So what you'll see in the next video

Dans la prochaine vidéo,

is this guy doing amazingly well for its jumps.

vous verrez le petit robot en question réaliser des sauts spectaculaires.

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

Voici Aaron, notre stagiaire, avec les fameuses pincettes.

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

Et cet engin, long de quatre millimètres,

jumping almost 40 centimeters high.

effectue des sauts de presque 40 centimètres de haut.

That's almost 100 times its own length.

C'est près de 100 fois sa longueur d'origine.

And it survives, bounces on the table,

Il survit et rebondit sur la table.

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

Il est incroyablement robuste : il continue sa vie

because it's very tiny.

jusqu'à ce qu'on le perde de vue en raison de sa petite taille.

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

À terme, nous voudrions y intégrer des moteurs.

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

Au labo, des étudiants travaillent sur des moteurs de quelques millimètres

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

pour les embarquer dans de petits robots autonomes.

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

Mais, pour pouvoir étudier la mobilité et la locomotion à cette échelle,

we're cheating and using magnets.

nous trichons et utilisons des aimants.

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

Voilà ce qui pourrait devenir le composant d'une patte du micro-robot.

and you can see the silicone rubber joints

Ici, les joints en caoutchouc de silicone,

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

un aimant enchâssé dans le mécanisme, que l'on peut ainsi déplacer

by an external magnetic field.

grâce à un champ magnétique externe.

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

C'est ce qui conduit au robot que je vous ai montré plus tôt.

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

Ce robot nous permet de comprendre

la manière dont les insectes se déplacent à cette échelle.

is how insects move at this scale.

We have a really good model for how everything

Tous les animaux, du cafard à l'éléphant,

from a cockroach up to an elephant moves.

se déplacent plus ou moins de façon élastique.

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

Les hommes eux aussi courent selon ce modèle.

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

Mais quand on est tout petit, les forces entre les pieds et le sol

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

impactent beaucoup plus la locomotion que la masse,

which is what causes that bouncy motion.

ce qui cause ce mouvement élastique.

So this guy doesn't work quite yet,

Donc ce robot n'est pas encore au point,

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

mais nous en avons des plus grands qui arrivent à courir.

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

Ils font à peu près 1 cm cube, 1 cm de côté, donc tous petits.

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

On a pu les faire courir environ

10 longueurs corporelles par seconde, soit 10 cm par seconde.

so 10 centimeters per second.

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

C'est plutôt rapide pour un si petit robot

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

et encore, les conditions du test limitent la vitesse.

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

Mais ça donne une idée de son fonctionnement à ce stade.

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

Nous pouvons aussi imprimer en 3D

des versions capables de franchir des obstacles,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

tout comme le cafards que vous avez vu plus tôt.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

À terme, nous souhaitons que tout ça soit embarqué dans le robot.

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

Nous voulons à la fois la perception, la puissance, le contrôle, l'actionnement

and not everything needs to be bio-inspired.

sans nécessairement s'inspirer du bio-mimétisme.

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

Regardez ce robot-ci : il a plus ou moins la taille d'un Tic Tac.

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

Ici, pour déplacer l'engin, nous utilisons non pas des aimants ou des muscles,

we use rockets.

mais des fusées.

So this is a micro-fabricated energetic material,

C'est donc un matériau énergétique micro-fabriqué

and we can create tiny pixels of this,

qui peut servir à créer des micro pixels,

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

et nous pouvons mettre un de ces pixels sur le ventre de ce robot

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

et ce robot sautera ensuite au contact d'une lumière grandissante.

So the next video is one of my favorites.

La prochaine vidéo est l'une de mes préférées.

So you have this 300-milligram robot

Le robot que vous voyez pèse 300 milligrammes

jumping about eight centimeters in the air.

et il peut sauter en l'air jusqu'à 8 centimètres.

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

Il fait seulement 4x4x7 millimètres.

And you'll see a big flash at the beginning

Et vous verrez un grand flash au début

when the energetic is set off,

quand l'énergie est libérée

and the robot tumbling through the air.

et le robot plane dans les airs.

So there was that big flash,

Il y avait ce grand flash,

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

et vous pouvez voir le robot sauter dans les airs.

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

Il n'y a pas d'attache, pas de fils le reliant

Everything is onboard, and it jumped in response

Tout est à l'intérieur et il saute en réponse

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

à l'élève qui appuie sur la lampe de bureau à côté.

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

Imaginez toutes les choses cool que l'on pourrait faire

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

avec des robots de cette taille, capables de courir et ramper.

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

Imaginez les décombres à la suite d'une catastrophe naturelle,

comme un tremblement de terre. Imaginez ces petits robots

Imagine these small robots running through that rubble

to look for survivors.

courant à travers ces décombres à la recherche de survivants.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Ou imaginez beaucoup de petits robots courant autour du pont

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

pour l'inspecter et s'assurer qu'il est sûr,

so you don't get collapses like this,

et éviter le genre d'effondrement

which happened outside of Minneapolis in 2007.

qui a eu lieu aux abords de Minneapolis en 2007.

Or just imagine what you could do

Ou imaginez ce qu'on pourrait faire

if you had robots that could swim through your blood.

s'il y avait des robots qui peuvent nager dans votre sang,

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Vous voyez ? "Le voyage fantastique", Isaac Asimov.

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

Ou ils pourraient opérer sans être obligés de vous ouvrir.

Or we could radically change the way we build things

Où l'on pourrait radicalement changer la manière de construire les choses

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

s'il y avait des micro-robots travaillant comme des termites.

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

Elles peuvent construire des buttes incroyables de 8 mètres de haut,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

des immeubles d'habitation bien ventilés pour les autres termites

in Africa and Australia.

en Afrique et en Australie.

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

Je pense vous avoir donné quelques possibilités

of what we can do with these small robots.

de ce qui peut être fait grâce à ces petits robots.

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

Nous avons beaucoup avancé mais il reste encore beaucoup à faire

and hopefully some of you can contribute to that destination.

et nous espérons que certains d'entre vous

pourrons participer à notre voyage. Merci beaucoup.

Thanks very much.

(Applaudissement)

(Applause)