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

Fordító: Zsuzsa Vida Lektor: Csaba Lóki

My students and I work on very tiny robots.

A tanítványaimmal nagyon apró robotokon dolgozunk.

Now, you can think of these as robotic versions

Ezeket úgy képzelhetik, mint a robotizált változatát

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

egy mindenki által jól ismert állatnak: a hangyának.

Mindannyian tudjuk, hogy a hangyák és más ilyen apró rovarok

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

can do some pretty incredible things.

hihetetlen dolgokra képesek.

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

Mindenki látta már, amikor például egy csoport hangya vagy hasonló,

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

egy pikniken elcipel egy darab sült krumplit.

But what are the real challenges of engineering these ants?

De melyek az igazi kihívások ezeknek a hangyáknak a tervezésében?

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

Nos, először is, hogyan tudjuk kialakítani egy hangya képességeit

in a robot at the same size scale?

egy hasonló méretű robotban?

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

Először is rá ki kell találnunk, hogyan mozgathatjuk őket,

when they're so small.

mikor olyan kicsik.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Szükségünk van olyan mechanizmusokra, mint a lábak,

in order to support that locomotion,

és hatékony motorokra a mozgatásukhoz,

and we need the sensors, power and control

továbbá kellenek szenzorok, áram és vezérlés,

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

hogy minden együtt legyen egy kváziintelligens hangyányi robotban.

And finally, to make these things really functional,

Végül, a teljes funkcionalitás érdekében azt akarjuk,

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

hogy tudjanak többen együtt dolgozni, nagyobb feladatok elvégzése érdekében.

So I'll start with mobility.

A mozgékonysággal kezdeném.

Insects move around amazingly well.

A rovarok csodálatosan jól mozognak.

This video is from UC Berkeley.

Ez egy videó a UC Berkeley-ről.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

Bemutatja egy svábbogár mozgását egy egyenetlen területen,

without tipping over,

felborulás nélkül.

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

Azért képes erre, mert lábait a hagyományosan robotkészítéshez használt

which is what we traditionally use to make robots,

merev anyagok és puha anyagok

and soft materials.

kombinációja alkotja.

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

Az ugrás egy másik nagyon érdekes módja a jövés-menésnek, ha kicsik vagyunk.

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

Így ezek a rovarok rugókban tárolják az energiát, és ezért tudnak igazán gyorsan

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

nagy energiához jutni, például a vízen ugráláshoz.

So one of the big contributions from my lab

Így a laborom egyik legnagyobb eredménye

has been to combine rigid and soft materials

a merev és a puha anyagok összekötése volt

in very, very small mechanisms.

nagyon, nagyon kicsi szerkezetekben.

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

Ez az ugrószerkezet kb. 4 mm hosszú,

so really tiny.

így igazán apró.

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

Itt a kemény anyag a szilícium, a puha anyag pedig szilikongumi.

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

Az alapötlet az, hogy ezt összenyomjuk,

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

az energiát a rugókban tároljuk, majd az ugráshoz elengedjük.

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

Így nincsenek motorok rajta, emiatt most, nincs áram.

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

Ezt a mozgatórendszert a laborban úgy hívjuk, hogy

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"doktorandusz csipesszel". (Nevetés)

So what you'll see in the next video

Mint láthatják a következő videóban,

is this guy doing amazingly well for its jumps.

ez a fickó csodálatosan jól hajtja végre ezt az ugrást.

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

Nos, ez itt Aaron, a szóban forgó hallgató, a csipesszel,

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

és mint látják, ez a 4 mm-es szerkezet

jumping almost 40 centimeters high.

majdnem 40 cm magasra ugrik.

That's almost 100 times its own length.

Ez majdnem százszorosa a saját hosszának.

And it survives, bounces on the table,

És túléli az ugrálásokat az asztalon.

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

Hihetetlenül robusztus, és természetesen életben marad, amíg el nem veszítjük,

because it's very tiny.

mert ugyebár, nagyon apró.

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

Végső soron, majd motorokat is akarunk szerelni bele,

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

így diákjaink a laborban milliméteres motorokon is dolgoztak,

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

amelyek végül beintegrálhatóak ezekbe az apró autonóm robotokba.

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

Hogy megnézzük a mozgékonyságot és helyváltoztatást ebben a mérettartományban,

we're cheating and using magnets.

kicsit csalunk és mágnest használunk.

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

Itt látható, mi lenne végül is egy mikrorobot lábának a része,

and you can see the silicone rubber joints

és láthatják a szilikongumi ízületeket,

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

és ott van egy beágyazott mágnes,

by an external magnetic field.

amit egy külső mágneses mező mozgat.

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

Tehát ez vezet a robothoz, amit korábban mutattam.

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

Az igazán érdekes dolog, hogy ez a robot segíthet nekünk megállapítani,

is how insects move at this scale.

hogyan mozognak a rovarok ilyen méretnél.

We have a really good model for how everything

Egy jó modellünk van minden mozgás tanulmányozására

from a cockroach up to an elephant moves.

a csótánytól az elefántig.

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

Valamennyien ilyen ugrálósan mozgunk, amikor futunk.

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

De amikor nagyon kicsi vagyok, a lábaim és a föld közötti erők

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

sokkal jobban befolyásolják a mozgásomat, mint a tömegem,

which is what causes that bouncy motion.

és ez okozza azt az ugrálós mozgást.

So this guy doesn't work quite yet,

Így ez a fickó még nem működik elég jól.

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

De vannak már kicsivel nagyobb változatok, amelyek tényleg szaladgálnak.

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

Nos ez egy kb. 1cm-es kocka, 1 cm hosszú egy oldala, tehát igen apró,

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

és rá tudtuk venni, hogy másodpercenként kb. 10 testhossznyi,

so 10 centimeters per second.

azaz 10 cm/s sebességgel fusson.

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

Ez elég gyors egy ilyen kis fickónak,

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

és ezt igazán csak a tesztkörnyezetünk korlátozza.

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

Azonban ez ad néhány ötletet, hogyan működik ez most.

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

Tudunk 3D-s nyomtatott változatokat is készíteni, ezek akadályokon is átkelnek,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

a korábban látott csótányokhoz hasonlóan.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

De végső soron mindent be akarunk építeni magába a robotba.

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

Egyszerre akarunk érzékelést, energiát, vezérlést és mozgatást,

and not everything needs to be bio-inspired.

és nem kell mindenhez az ötletet a biológiából venni.

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

Ez a robot kb. akkora, mint egy Tic-Tac.

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

Ebben az esetben, a mágnesek és izmok helyett a mozgatásához

we use rockets.

rakétákat használunk.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Nos, ez egy mikromegmunkált energiahordozó anyag,

and we can create tiny pixels of this,

apró képpontokat tudunk készíteni belőle,

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

és egy ilyen képpontot el tudunk helyezni ennek a robotnak a hasán.

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

Ez a robot ezután ugrani fog, amikor erős fényt érzékel.

So the next video is one of my favorites.

Ez a videó az egyik kedvencem.

So you have this 300-milligram robot

Itt látnak egy 300 mg-os robotot,

jumping about eight centimeters in the air.

amint 8 cm magasra ugrik a levegőbe.

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

A mérete mindössze 4 x 4 x 7 mm.

And you'll see a big flash at the beginning

Látni fognak egy nagy villanást az elején,

when the energetic is set off,

amikor az energia felszabadul,

and the robot tumbling through the air.

és a robot hánykolódik a levegőben.

So there was that big flash,

Na, ez volt az a nagy villanás,

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

és láthatják, ahogy a robot felugrik a levegőbe.

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

Nincsenek rajta zsinórok, nincsenek vezetékek.

Everything is onboard, and it jumped in response

Minden bele van építve, és már ugrik is,

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

amikor a hallgató a mellette lévő lámpát felvillantja.

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

Azt hiszem, el tudják képzelni, milyen új dolgokat, csinálhatunk

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

ilyen méretű, futni, mászni, ugrani és forogni képes robotokkal.

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

Képzeljék el egy természeti katasztrófa, például egy földrengés utáni törmeléket.

Imagine these small robots running through that rubble

Képzeljék el ezeket a robotokat, ahogy átnézik ezt a törmeléket,

to look for survivors.

túlélőket keresve.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Vagy képzeljenek el sok kis robotot, amelyek egy hídon szaladgálva

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

ellenőrzik és vizsgálják, hogy az biztonságos-e,

so you don't get collapses like this,

és nem omlik össze önök alatt, mint ez

which happened outside of Minneapolis in 2007.

2007-ben, Minneapolis közelében.

Vagy csak képzeljék el, hogy mit tehetnének,

Or just imagine what you could do

if you had robots that could swim through your blood.

ha lennének robotjaik, amelyek tudnak úszni a vérükben.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Ugye? "Fantasztikus utazás", Isaac Asimov.

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

Vagy tudnának operálni anélkül, hogy előtte fel kéne vágni önöket.

Or we could radically change the way we build things

Vagy gyökeresen tudnánk változtatni az építkezéseken,

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

ha lennének apró robotjaink, amelyek ugyanúgy dolgoznak, mint a termeszek,

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

és felépítik ezeket a hihetetlen, nyolc méter magas halmokat,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

hatékonyan és jól szellőztethető lakóépületeket más termeszeknek

in Africa and Australia.

Afrikában és Ausztráliában.

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

Azt hiszem, mutattam önöknek néhány dolgot,

of what we can do with these small robots.

hogy mi mindent lehet csinálni kicsi robotokkal.

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

Már eljutottunk valameddig, de hosszú utat kell még bejárnunk,

and hopefully some of you can contribute to that destination.

és remélhetőleg önök közül is néhányan majd hozzájárulnak

Thanks very much.

a cél eléréséhez. Nagyon köszönöm.

(Applause)

(Taps)