The incredible potential of flexible, soft robots | Giada Gerboni

Traduttore: Gabriella Patricola Revisore: Alessandra Tadiotto

So, robots.

Robot.

i robot possono essere programmati

Robots can be programmed

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

per fare gli stessi compiti milioni di volte con errori minimi,

something very difficult for us, right?

una cosa molto difficile per noi, giusto?

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

Può essere impressionante guardarli lavorare.

Look at them.

Guardateli.

I could watch them for hours.

Potrei guardarli per ore.

No?

No?

What is less impressive

La cosa che fa meno effetto

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

è che se li portate fuori dalla fabbrica

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

dove l'ambiente non è perfettamente calibrato

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

per fare un semplice compito che non richiede molta precisione,

this is what can happen.

questo è quello che succede.

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

Aprire una porta non richiede molta precisione.

(Laughter)

(Risate)

Or a small error in the measurements,

O un piccolo errore nelle misurazioni,

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

manca la valvola, ed è game over.

(Laughter)

(Risate)

with no way of recovering, most of the time.

Senza nessun recupero, la maggior parte delle volte.

So why is that?

Perché?

Well, for many years,

Per molti anni,

robots have been designed to emphasize speed and precision,

i robot sono stati progettati per aumentare velocità e precisione,

and this translates into a very specific architecture.

e questo si traduce in un'architettura specifica.

If you take a robot arm,

Un braccio robotico,

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

ha una serie di legami rigidi molto ben definiti

and motors, what we call actuators,

e motori, che chiamiamo attuatori,

they move the links about the joints.

muovono i legami lungo le giunture.

In this robotic structure,

In questa struttura,

you have to perfectly measure your environment,

dovete misurare perfettamente l'ambiente,

so what is around,

quello che vi circonda,

and you have to perfectly program every movement

e dovete programmare perfettamente ogni movimento

of the robot joints,

delle articolazioni robotiche,

because a small error can generate a very large fault,

perché il minimo errore potrebbe causare un grosso danno,

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

come danneggiare qualcosa o danneggiare il robot stesso

if something is harder.

se qualcosa è più difficile.

So let's talk about them a moment.

Consideriamoli per un momento.

And don't think about the brains of these robots

Non pensate ai cervelli di questi robot

or how carefully we program them,

o come li programmiamo con cura,

but rather look at their bodies.

ma considerate invece i loro corpi.

There is obviously something wrong with it,

C'è ovviamente qualcosa di sbagliato,

because what makes a robot precise and strong

perché ciò che rende un robot accurato e forte,

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

lo rende anche ridicolmente pericoloso e inefficace nel mondo reale,

perché il suo corpo non può cambiare forma

because their body cannot deform

or better adjust to the interaction with the real world.

o adeguarsi all'interazione con il mondo reale.

So think about the opposite approach,

Considerate l'approccio opposto,

being softer than anything else around you.

diventare più morbidi a tutto ciò che vi circonda.

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

Forse pensate di non fare molto se siete morbidi,

probably.

probabilmente.

Well, nature teaches us the opposite.

La natura dice l'opposto.

For example, at the bottom of the ocean,

Per esempio, nelle profondità oceaniche,

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

sotto la pressione idrostatica di migliaia di chili,

a completely soft animal

un animale completamente morbido

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

può muoversi ed interagire con un oggetto molto più rigido.

He walks by carrying around this coconut shell

Cammina trasportando con sé questo guscio di noce di cocco

thanks to the flexibility of his tentacles,

grazie alla flessibilità dei suoi tentacoli,

which serve as both his feet and hands.

che usa sia come piedi, sia come mani.

And apparently, an octopus can also open a jar.

Apparentemente, un polpo può anche aprire un vasetto.

It's pretty impressive, right?

Piuttosto impressionante, no?

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

Ma chiaramente, ciò non avviene solo grazie al cervello di questo animale,

but also by his body,

ma anche grazie al suo corpo,

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

e questo è un esempio chiaro, forse l'esempio più chiaro,

of embodied intelligence,

di intelligenza pratica,

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

un tipo di intelligenza posseduta da tutti gli organismi viventi.

We all have that.

Tutti la possediamo.

Our body, its shape, material and structure,

Il nostro corpo, la sua forma, materia e struttura,

plays a fundamental role during a physical task,

giocano un ruolo fondamentale durante un'esecuzione fisica,

because we can conform to our environment

perché possiamo adeguarci al nostro ambiente

so we can succeed in a large variety of situations

e superare una grande varietà di situazioni

without much planning or calculations ahead.

senza prima pianificare e valutare troppo.

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

Perché non usiamo parte di questa intelligenza pratica

into our robotic machines,

per le nostre macchine robotiche,

to release them from relying on excessive work

per non sovraccaricarli

on computation and sensing?

con calcoli e percezioni?

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

Per farlo, possiamo seguire la strategia della natura,

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

perché l'evoluzione ha fatto un bel lavoro

in designing machines for environment interaction.

nel progettare macchine per l'interazione con l'ambiente.

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

Si può facilmente notare che la natura usa frequentemente materia morbida

and stiff material sparingly.

e sporadicamente materia dura.

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

È quello che abbiamo fatto in questo nuovo campo della robotica,

which is called "soft robotics,"

chiamato "robotica soft",

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

dove l'obiettivo principale non è creare macchine altamente accurate,

because we've already got them,

perché già esistono,

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

ma costruire robot in grado di affrontare situazioni inaspettate nel mondo reale,

so able to go out there.

capaci di andare all'esterno.

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

Ciò che rende la robotica soft è innanzi tutto il corpo conforme,

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

costruito da materiali o strutture che possono tollerare grandi deformazioni,

so no more rigid links,

niente più connettori rigidi,

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

e poi, trasferirli, usare ciò che chiamiamo attuazione distribuita,

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

quindi dobbiamo controllare di continuo la forma di questo corpo molto deformabile

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

che ha la conseguenza di avere molti connettivi e giunture,

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

ma nessuna struttura rigida.

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

Potete capire che la costruzione è un processo piuttosto differente

dalla robotica tradizionale, dove abbiamo anelli, ingranaggi e viti.

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

that you must combine in a very defined way.

da assemblare insieme in modo molto precisi.

In soft robots, you just build your actuator from scratch

Nella robotica soft, potete costruire i vostri attuatori da zero

most of the time,

quasi sempre,

but you shape your flexible material

ma modellate quel materiale flessibile

to the form that responds to a certain input.

in forme che daranno luogo ad un certo input.

Per esempio, qui potete deformare una struttura

For example, here, you can just deform a structure

doing a fairly complex shape

creando una forma piuttosto complessa

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

se la paragonate alla stessa forma fatta con maglie rigide e giunture,

and here, what you use is just one input,

e qui, usate soltanto un input,

such as air pressure.

come la pressione atmosferica.

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

Ok, ma vediamo alcuni esempi straordinari di robotica soft.

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

Ecco un tipetto molto carino costruito all'Università di Harvard,

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

e cammina grazie alle onde di pressione applicate lungo tutto il suo corpo,

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

grazie alla flessibilità, può anche introdursi furtivamente sotto un ponte,

keep walking,

continuare a camminare,

and then keep walking a little bit different afterwards.

e dopo camminare in modo differente.

And it's a very preliminary prototype,

È un prototipo sperimentale,

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

ma hanno anche costruito una versione più forte con alimentatore

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

che può essere spedito nel mondo esterno ad affrontare interazioni reali

like a car passing it over it ...

come le macchine che passano...

and keep working.

e continuare a lavorare.

It's cute.

Simpatico.

(Laughter)

(Risate)

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

O un pesce robotico, che nuota come i pesci veri

simply because it has a soft tail with distributed actuation

semplicemente perché ha una coda morbida con l'attuazione distribuita

using still air pressure.

che usa la pressione dell'aria.

That was from MIT,

Quello arriva dal MIT,

and of course, we have a robotic octopus.

e ovviamente, abbiamo un polpo robotico.

This was actually one of the first projects

Questo era uno dei primi progetti

developed in this new field of soft robots.

sviluppati in questo nuovo campo.

Here, you see the artificial tentacle,

Qui vedete il tentacolo artificiale,

but they actually built an entire machine with several tentacles

ma in realtà hanno costruito una macchina intera con diversi tentacoli

they could just throw in the water,

che possono essere lanciati in acqua,

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

e li vedete andare intorno a fare esplorazioni sottomarine

in a different way than rigid robots would do.

diversamente dai robot rigidi.

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

Ma questo è molto importante in ambienti delicati, come le barriere coralline.

Let's go back to the ground.

Torniamo di nuovo a terra.

Here, you see the view

Qui avete la vista

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

da un robot sviluppato dai miei colleghi di Stanford.

You see the camera fixed on top.

Vedete la videocamera fissata in alto.

And this robot is particular,

Questo robot è speciale,

because using air pressure, it grows from the tip,

perché usando la pressione dell'aria, cresce in alto,

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

mentre il resto del corpo rimane stabilmente in contatto con l'ambiente.

And this is inspired by plants, not animals,

L'ispirazione qui arriva dalle piante, non dagli animali,

which grows via the material in a similar manner

che crescono attraverso la materia in modo simile

so it can face a pretty large variety of situations.

così da poter fronteggiare una grande gamma di situazioni.

But I'm a biomedical engineer,

Ma sono un ingegnere biomedico,

and perhaps the application I like the most

e forse l'applicazione che preferisco

is in the medical field,

è in ambito medico,

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

ed è molto difficile immaginare un'interazione vicina al corpo umano

than actually going inside the body,

a meno che non si vada dentro il corpo,

for example, to perform a minimally invasive procedure.

per esempio, ad eseguire una procedura poco invasiva.

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

In questo caso, i robot possono essere di grande aiuto al chirurgo,

because they must enter the body

perché possono entrare nel corpo

using small holes and straight instruments,

usando piccoli buchi e strumenti precisi,

and these instruments must interact with very delicate structures

e questi dispositivi devono interagire con strutture molto delicate

in a very uncertain environment,

in un ambiente incerto,

and this must be done safely.

e devono farlo in sicurezza.

Inoltre, portare una videocamera dentro il corpo,

Also bringing the camera inside the body,

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

portare gli occhi del chirurgo dentro la parte da operare

can be very challenging if you use a rigid stick,

può essere molto difficile con un dispositivo rigido

like a classic endoscope.

come un endoscopio classico.

With my previous research group in Europe,

Con il mio precedente gruppo di ricerca in Europa,

we developed this soft camera robot for surgery,

abbiamo sviluppato questa videocamera per la chirurgia,

which is very different from a classic endoscope,

molto diversa dal classico endoscopio,

which can move thanks to the flexibility of the module

che si può muovere grazie alla flessibilità modulare

that can bend in every direction and also elongate.

andare in ogni direzione ed allungarsi.

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

È stata usata dai chirurghi per vedere cosa stavano facendo

with other instruments from different points of view,

con altri strumenti da diversi punti di osservazione,

without caring that much about what was touched around.

senza preoccuparsi troppo da cos'altro avrebbero toccato.

And here you see the soft robot in action,

Qui potete vedere la robotica soft in azione

and it just goes inside.

appena va all'interno.

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

È una simulazione corporea, non un corpo umano reale.

It goes around.

Si muove intorno.

You have a light, because usually,

C'è una luce, perché in genere

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

non avete molte luci all'interno del vostro corpo.

We hope.

Speriamo.

(Laughter)

(Risate)

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

A volte, in una procedura chirurgica si può usare anche un singolo ago

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

e a Stanford lavoriamo per ottenere un ago estremamente flessibile,

kind of a very tiny soft robot

una sorta di robot molto sottile

which is mechanically designed to use the interaction with the tissues

progettato meccanicamente per interagire con l'apparato tissutale

and steer around inside a solid organ.

ed entrare dentro un organo.

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

Questo ci permette di raggiungere diversi bersagli, come tumori,

deep inside a solid organ

in profondità dentro un organo

by using one single insertion point.

usando un singolo punto di inserimento.

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

Potete anche dirigerlo intorno alla struttura che volete evitare

on the way to the target.

mentre raggiungete l'organo bersaglio.

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

Chiaramente, questi sono tempi entusiasmanti per la robotica.

We have robots that have to deal with soft structures,

Abbiamo robot che devono interagire con strutture morbide,

so this poses new and very challenging questions

e questo pone domande nuove e molto interessanti

for the robotics community,

per la comunità scientifica,

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

abbiamo appena cominciato a capire come controllarli

how to put sensors on these very flexible structures.

come inserire sensori dentro queste strutture molto flessibili.

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

Ma siamo molto lontani da ciò che la natura ha creato

in millions of years of evolution.

in milioni di anni di evoluzione.

But one thing I know for sure:

Ma so una cosa per certo,

robots will be softer and safer,

i robot saranno più flessibili e sicuri,

and they will be out there helping people.

potranno aiutare le persone nel mondo esterno.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)