The incredible potential of flexible, soft robots | Giada Gerboni

Fordító: Péter Pallós Lektor: Reka Lorinczy

Szóval, a robotok.

So, robots.

Robots can be programmed

A robotok úgy programozhatók,

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

hogy milliószor hajtsák végre alig hibázva ugyanazt a feladatot,

something very difficult for us, right?

amit mi nehéznek találunk.

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

Lenyűgöző figyelni őket munka közben.

Look at them.

Nézzék csak!

I could watch them for hours.

Órákig el tudnám nézni.

No?

Hát nem?

What is less impressive

De az már kevésbé lenyűgöző,

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

hogy ha a robotok kikerülnek a gyárból,

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

oda, ahol a környezet nem egészen ismert és mérhető,

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

még a kis pontosságot igénylő egyszerű feladattal is,

this is what can happen.

nézzék, kudarcot vallanak.

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

Pl. az ajtónyitás nem nagy ügy.

(Laughter)

(Nevetés)

Or a small error in the measurements,

Egy kis mérési hiba,

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

és elvéti a szelepet, és tessék...

(Laughter)

(Nevetés)

with no way of recovering, most of the time.

többnyire nincs mód helyrehozni.

So why is that?

Miért van ez?

Well, for many years,

Sok éven keresztül

robots have been designed to emphasize speed and precision,

a robotokat alapvetően gyors és pontos feladatokra tervezték,

and this translates into a very specific architecture.

ez pedig egyedi kialakítást igényelt.

If you take a robot arm,

Pl. a robotkar

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

igen jól meghatározott merev elemek és motorok együttese,

and motors, what we call actuators,

ez a működtető szerkezet,

ez mozgatja a csatlakozások körüli tagokat.

they move the links about the joints.

In this robotic structure,

E robotszerkezetben

you have to perfectly measure your environment,

tökéletesen föl kell mérni a környezetet,

so what is around,

mi van köröttünk,

and you have to perfectly program every movement

és a robot részeinek minden mozgását

of the robot joints,

tökéletesen kell programoznunk.

because a small error can generate a very large fault,

Hiszen a legkisebb hiba is igen nagy bajt okozhat.

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

Kárt okozhatunk valamiben, vagy a robot károsodhat,

if something is harder.

ha valami keményebbnek ütközik.

So let's talk about them a moment.

Beszéljünk egy kicsit róluk!

And don't think about the brains of these robots

Nem a robotok agyára gondolok,

or how carefully we program them,

vagy hogy milyen gondosan programozzuk őket,

but rather look at their bodies.

hanem a testükre.

There is obviously something wrong with it,

Nyilván valami baj van velük,

because what makes a robot precise and strong

mert amitől a robot pontos és erős,

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

attól válik nevetségessé, veszélyessé és hatástalanná a valóságban,

because their body cannot deform

mert teste nem változtathatja alakját

or better adjust to the interaction with the real world.

és nem alkalmazkodik a körülményekhez.

So think about the opposite approach,

Nézzük az ellenkező lehetőséget,

being softer than anything else around you.

hogy puhább legyen a környezeténél.

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

Nyilván azt hiszik, hogy a puhábbal

valószínűleg nem sokra megyünk.

probably.

Well, nature teaches us the opposite.

Ám a természet az ellenkezőjére tanít.

For example, at the bottom of the ocean,

Pl. a tenger mélyén

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

több mint ezer atmoszféra nyomáson

a completely soft animal

teljesen puha állatok mozognak

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

és kerülnek kapcsolatba náluk sokkal keményebb tárgyakkal.

He walks by carrying around this coconut shell

A polip e kókuszdió-héjjal közlekedik,

thanks to the flexibility of his tentacles,

karjai hajlékonyságának köszönhetően,

which serve as both his feet and hands.

amelyek lábként és kézként is szolgálnak.

And apparently, an octopus can also open a jar.

Semmi kétség, a polip még a befőttesüveget is ki tudja nyitni.

It's pretty impressive, right?

Bámulatos, nem?

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

De ezt nemcsak az állat agya teszi lehetővé,

but also by his body,

hanem kell hozzá a teste is,

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

ez szemléletes példa, talán a legszemléletesebb

of embodied intelligence,

a testet öltött intelligenciára.

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

Ez olyan intelligenciafajta, amely minden élő szervezetben megvan.

We all have that.

Mindannyiunkban megvan.

Our body, its shape, material and structure,

Testünk, testünk alakja, anyaga és fölépítése

plays a fundamental role during a physical task,

testi munka végzésekor alapvető szerepet játszik

because we can conform to our environment

környezetünkhöz való alkalmazkodásunkban,

so we can succeed in a large variety of situations

hogy változatos helyzeteken különösebb tervezgetés

without much planning or calculations ahead.

vagy számolgatás nélkül lehessünk úrrá.

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

Hát akkor helyezzünk a robotszerkezetekbe

egy kis megtestesült intelligenciát,

into our robotic machines,

to release them from relying on excessive work

hogy ne kelljen foglalkozniuk

a számolgatások és érzékelések megterhelő feladatával!

on computation and sensing?

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

Ehhez a természeti stratégiát követhetjük,

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

mert az evolúcióval elég jó tervezőmunkát végzett,

in designing machines for environment interaction.

hogy a lényeket alkalmassá tegye környezetükkel való kölcsönhatásra.

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

Szembetűnő, hogy puha anyagokat gyakran,

and stiff material sparingly.

míg mereveket ritkán használ a természet.

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

Ez történik a robotika új területén is,

which is called "soft robotics,"

amelyet lágy vagy puha robotikának hívnak.

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

A cél nem szuper pontos gépek készítése,

because we've already got them,

mert azok már megvannak,

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

hanem a valóság váratlan helyzeteinek megoldására képes robotok gyártása,

so able to go out there.

amelyek kiküldhetők a világba.

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

A robotokat elsősorban engedelmes testük teszi puhává,

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

amelyek nagyon nagy deformációt kibíró anyagokból vagy szerkezetekből állnak,

so no more rigid links,

tehát nincsenek merev csatlakozások,

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

ráadásul mozgatásukhoz ún. elosztott meghajtást használunk.

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

Állandóan szabályoznunk kell a deformálható test alakját,

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

ami nagyszámú kapcsolódást és csuklót igényel,

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

de merev szerkezetünk nincs.

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

A puha robot építése teljesen más módszert föltételez,

mint csatlakozásokat, fogaskerekeket, csavarokat tartalmazó merev roboté,

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

that you must combine in a very defined way.

melyeket meghatározott módon kell kombinálnunk.

In soft robots, you just build your actuator from scratch

Puha robotokban a meghajtás építését

többnyire a nulláról kezdjük,

most of the time,

but you shape your flexible material

de a hajlékony anyagot hagyjuk,

to the form that responds to a certain input.

hogy reagáljon az őt ért hatásokra.

For example, here, you can just deform a structure

Itt pl. a szerkezet egyszerű deformálásával

doing a fairly complex shape

juthatunk egészen bonyolult alakzatokhoz,

képzeljük csak ezt el merev elemekkel és csatlakozásokkal.

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

and here, what you use is just one input,

Itt csak egy bemenetet alkalmazunk,

such as air pressure.

pl. levegőnyomást.

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

Nézzünk egy pár remek példát a puha robotokra!

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

Ez itt a Harvardon kifejlesztett cukiság.

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

A testén áthaladó nyomáshullámok hatására sétál,

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

és hajlékonyságának hála alacsony híd alatt is átcsúszik,

keep walking,

és továbbmegy,

and then keep walking a little bit different afterwards.

aztán kicsit másként, de továbbmegy.

And it's a very preliminary prototype,

Ez igen kezdetleges prototípus,

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

de árammeghajtású erősebb változata is elkészült már,

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

amelyet szabadon kiküldhetünk a világba, mert megbirkózik a helyzettel,

like a car passing it over it ...

pl. a rajta áthajtó autóval,

and keep working.

és tovább működik.

It's cute.

Cuki.

(Laughter)

(Nevetés)

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

Vagy a robothal, amely úgy úszik, mint az igazi.

simply because it has a soft tail with distributed actuation

Azért, mert uszonyát elosztott meghajtás mozgatja,

using still air pressure.

ezt is a levegőnyomás működteti.

That was from MIT,

Az MIT-ben készült,

and of course, we have a robotic octopus.

és persze, van robotpolipunk is.

This was actually one of the first projects

Egyike volt az első projekteknek,

developed in this new field of soft robots.

melyet puha robotok terén kifejlesztettek.

Here, you see the artificial tentacle,

Ez mesterséges polipkar,

but they actually built an entire machine with several tentacles

de a gépezetet több karral építettük meg,

they could just throw in the water,

hogy egyszerűen vízbe dobhassuk,

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

és látható, hogy úszkál, és tengeralatti kutatást végez:

in a different way than rigid robots would do.

másként, mint a merev robotok szoktak.

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

Nagyon fontos ez kényes környezetben, pl. korallzátonyoknál.

Let's go back to the ground.

Térjünk csak vissza a földre!

Here, you see the view

Ezt a növekvő robotot

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

stanfordi munkatársaim fejlesztették ki.

You see the camera fixed on top.

A kamera felülre van rögzítve.

And this robot is particular,

A robot annyiból különleges,

because using air pressure, it grows from the tip,

hogy levegőnyomás hatására nő,

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

míg a test többi része továbbra is szorosan tapad a környezetéhez.

And this is inspired by plants, not animals,

Ehhez az ihletet növények, nem pedig állatok adták,

which grows via the material in a similar manner

amelyek az anyagok között hasonlóan nőnek,

so it can face a pretty large variety of situations.

így kezelni tudja a nagyszámú különböző helyzetet a robot.

But I'm a biomedical engineer,

Ám én biomedikális mérnök vagyok,

and perhaps the application I like the most

és tán a gyógyítás területére kidolgozott alkalmazásokat

is in the medical field,

szeretem a legjobban,

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

és nehéz elgondolni szorosabb kapcsolatot az emberi testtel,

than actually going inside the body,

mint ami a testben végbemegy,

for example, to perform a minimally invasive procedure.

pl. lehető legkevésbé invazív beavatkozás végzésekor.

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

Robot segítheti a sebészeket,

because they must enter the body

mert be kell hatolniuk a testbe

using small holes and straight instruments,

kis nyílásokon keresztül, egyenes műszerekkel.

and these instruments must interact with very delicate structures

E műszerek nagyon kényes szervekkel kerülnek kapcsolatba

in a very uncertain environment,

igen bizonytalan környezetben,

pedig ezt biztonságosan kell megtenni.

and this must be done safely.

Also bringing the camera inside the body,

Akárcsak a kamera testbe juttatását.

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

Sebészi szem bejuttatása műtéti területre

can be very challenging if you use a rigid stick,

merev eszközzel, pl. hagyományos endoszkóppal

igen kényes feladatnak bizonyulhat.

like a classic endoscope.

With my previous research group in Europe,

Korábbi európai kutatócsoportommal

we developed this soft camera robot for surgery,

ezt a sebészeti kamerás puha robotot fejlesztettük ki,

which is very different from a classic endoscope,

amely jelentősen eltér a hagyományos endoszkóptól.

which can move thanks to the flexibility of the module

A miénk a modul hajlékonyságának köszönhetően mozog,

that can bend in every direction and also elongate.

és a modul minden irányban hajlítható és meghosszabbítható.

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

Sebészek arra használták, hogy vele eltérő irányból figyeljék

with other instruments from different points of view,

a más eszközökkel végzett beavatkozásokat.

without caring that much about what was touched around.

Nem számít, hogy eközben mihez érnek hozzá.

And here you see the soft robot in action,

Itt a puha robot működés közben látható,

and it just goes inside.

éppen behatolás közben.

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

Ez testszimulátor, nem valódi emberi test.

It goes around.

Szabadon mozog.

You have a light, because usually,

Világítás is van,

mert többnyire nincs nagy fény a test belsejében.

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

We hope.

Remélhetőleg.

(Laughter)

(Nevetés)

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

Néha a sebészeti beavatkozás egyszerű tűvel végezhető.

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

Stanfordban hajlékony tű kifejlesztésén dolgozunk,

kind of a very tiny soft robot

afféle nagyon vékony puha roboton,

which is mechanically designed to use the interaction with the tissues

amely mechanikailag szövetben való beavatkozásra van tervezve,

and steer around inside a solid organ.

és tömör szervben irányítható.

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

Ez teszi lehetővé különböző célpontok, pl. daganatok elérését

deep inside a solid organ

tömör szerv mélyén

by using one single insertion point.

egyetlen szúrásponton keresztül.

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

Megkerülhető vele az a képlet,

amelyet a célra tartás közben el akarunk kerülni.

on the way to the target.

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

Nyilvánvaló, hogy a robotika terén izgalmas időket élünk.

We have robots that have to deal with soft structures,

Robotjainknak puha szerkezetekkel kell boldogulniuk,

so this poses new and very challenging questions

s ez erőpróbáló új kérdések elé állítja

for the robotics community,

a robotikával foglalkozókat.

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

Még csak most kezdjük tanulni, hogyan szabályozzuk,

how to put sensors on these very flexible structures.

e hajlékony szerkezeteket, és hogy helyezzük el az érzékelőket.

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

Persze, még csak közel sem kerültük ahhoz,

amire a természet az evolúció évmilliói alatt rájött.

in millions of years of evolution.

But one thing I know for sure:

De egyet biztosan tudok:

robots will be softer and safer,

a robotok puhábbá és biztonságosabbá válnak,

and they will be out there helping people.

és az emberek segítségére lesznek.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)