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

Traduttore: Anna Cristiana Minoli Revisore: Eleonora Brembilla

My students and I work on very tiny robots.

I miei studenti ed io lavoriamo su minuscoli robot.

Now, you can think of these as robotic versions

Vedeteli come versioni robotiche

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

di una cosa che conoscete bene: una formica.

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

Sappiamo che le formiche e altri insetti in questa scala

can do some pretty incredible things.

possono fare cose incredibili.

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

Abbiamo visto tutti gruppi di formiche, o qualcosa di simile,

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

portarsi via il sacchetto di patatine a un picnic, per esempio.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Ma quali sono le grandi sfide nel ricreare queste formiche?

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

Prima di tutto, come trasferire le capacità di una formica

in a robot at the same size scale?

in un robot nella stessa scala?

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

Prima di tutto dobbiamo capire come farle muovere

when they're so small.

quando sono così piccole.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Ci servono meccanismi come gambe e motori efficienti

in order to support that locomotion,

per poter gestire la locomozione,

and we need the sensors, power and control

e ci servono sensori, potenza e controllo

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

per poter mettere tutto insieme in una formica robot semi-intelligente.

And finally, to make these things really functional,

Infine, per rendere queste cose realmente funzionali,

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

ce ne servono molte che lavorano insieme per fare cose più grandi.

So I'll start with mobility.

Inizierò con la mobilità.

Insects move around amazingly well.

Gli insetti si muovono meravigliosamente bene.

This video is from UC Berkeley.

Questo video è dell'Università di Berkeley.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

Mostra uno scarafaggio che si sposta su un terreno molto sconnesso

without tipping over,

senza ribaltarsi,

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

ed è capace di farlo perché le sue gambe sono una combinazione di materiali rigidi,

which is what we traditionally use to make robots,

ossia quello che tradizionalmente usiamo per fare i robot,

and soft materials.

e materiali morbidi.

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

Saltare è un'altro modo interessante di spostarsi quando si è molto piccoli.

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

Questi insetti immagazzinano energia in una molla

e la rilasciano molto rapidamente

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

per avere l'energia necessaria per saltare fuori dall'acqua.

So one of the big contributions from my lab

Uno dei grandi contributi del mio laboratorio

has been to combine rigid and soft materials

è stato quello di combinare materiali rigidi e morbidi

in very, very small mechanisms.

in meccanismi molto piccoli.

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

Questo meccanismo di salto è di quattro millimetri da un lato,

so really tiny.

quindi minuscolo.

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

Il materiale rigido è silicone, e quello morbido gomma di silicone.

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

L'idea di base è comprimerla,

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

immagazzinare energia nelle molle, e rilasciarla per saltare.

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

Non ci sono motori, niente alimentazione.

Viene attivato con un metodo che nel mio laboratorio chiamiamo

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

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"studente specializzando con pinzette." (Risate)

So what you'll see in the next video

Vedrete nel video successivo

is this guy doing amazingly well for its jumps.

questo ragazzo che fa dei salti meravigliosi.

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

Questo è Aaron, lo studente in questione, con le pinzette,

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

e vedete questo meccanismo da quattro millimetri

jumping almost 40 centimeters high.

che salta 40 centimetri in altezza.

That's almost 100 times its own length.

È quasi 100 volte la sua lunghezza.

And it survives, bounces on the table,

E sopravvive, rimbalza sul tavolo,

è incredibilmente robusto, e sopravvive abbastanza bene

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

finché non lo perdiamo

because it's very tiny.

perché è minuscolo.

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

Infine, vogliamo aggiungere anche i motori,

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

abbiamo studenti in laboratorio che lavorano su motori millimetrici

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

da integrare alla fine su piccoli robot autonomi.

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

Ma per poter vedere la mobilità e la locomozione su questa scala,

we're cheating and using magnets.

imbrogliamo e usiamo magneti.

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

Questo mostra quello che sarà parte di una micro-zampa di robot,

and you can see the silicone rubber joints

vedete i giunti di gomma di silicone

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

e un magnete incorporato che si sposta

by an external magnetic field.

a causa di un campo magnetico esterno.

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

Questo porta al robot che vi ho mostrato prima.

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

La cosa interessante che questo robot può aiutarci a capire

è come gli insetti si muovono su questa scala.

is how insects move at this scale.

Abbiamo ottimi modelli di come ogni cosa,

We have a really good model for how everything

from a cockroach up to an elephant moves.

dallo scarafaggio all'elefante, si muove.

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

Ci spostiamo tutti rimbalzando in questo modo, correndo.

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

Ma in chi è veramente piccolo, le forze tra i piedi e il suolo

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

influenzano la locomozione molto più della massa,

which is what causes that bouncy motion.

che è quello che causa quel moto rimbalzante.

So this guy doesn't work quite yet,

Questo non funziona ancora bene,

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

ma abbiamo delle versioni più grandi che corrono.

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

Questo è di un centimetro cubo, un centimetro per lato, quindi minuscolo,

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

e l'abbiamo fatto correre

circa 10 lunghezze del corpo al secondo,

so 10 centimeters per second.

quindi 10 cm al secondo.

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

È piuttosto veloce per un piccoletto,

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

ed è limitato solo dalle nostre impostazioni di test.

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

Ma vi dà un'idea di come funziona.

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

Possiamo anche farne altre versioni con stampe 3D che si arrampicano su ostacoli,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

come lo scarafaggio che avete visto prima.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Ma alla fine vogliamo aggiungere tutto su questo robot.

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

Vogliamo sensori, potenza, controllo, azioni tutto insieme,

and not everything needs to be bio-inspired.

e non tutto deve essere ispirato alla biologia.

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

Questo robot ha la dimensione di un Tic Tac.

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

In questo caso, invece di magneti o muscoli per spostarlo,

we use rockets.

usiamo razzi.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Questo è un materiale energetico micro-fabbricato,

and we can create tiny pixels of this,

e ne possiamo creare minuscoli pixel

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

e possiamo mettere uno di questi pixel sulla pancia di questo robot,

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

e questo robot salterà quando percepisce un aumento di luminosità.

So the next video is one of my favorites.

Il prossimo video è uno dei miei preferiti.

So you have this 300-milligram robot

Abbiamo questo robot da 300 milligrammi

jumping about eight centimeters in the air.

che salta fino a otto centimetri in altezza.

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

Misura solo quattro per quattro per sette millimetri.

And you'll see a big flash at the beginning

E vedrete un grande flash all'inizio

when the energetic is set off,

quando l'energia viene rilasciata,

and the robot tumbling through the air.

e il robot fa le capriole in aria.

So there was that big flash,

C'è stato questo grande flash,

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

e vedete il robot che salta in aria.

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

Non ci sono cavi di collegamento.

Everything is onboard, and it jumped in response

Tutto è all'interno, e salta in reazione

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

a uno studente che accende una lampada da tavolo.

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

Credo possiate immaginare tutte le cose che possiamo fare

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

con robot che possono correre, strisciare,

saltare e rotolarsi su questa scala.

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

Immaginate le macerie dopo un disastro naturale

come un terremoto.

Imagine these small robots running through that rubble

Immaginate questi piccoli robot

to look for survivors.

correre tra le macerie in cerca di sopravvissuti.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Immaginate tanti piccoli robot che corrono intorno a un ponte

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

per ispezionarlo e metterlo in sicurezza

so you don't get collapses like this,

in modo che non crolli in questo modo,

which happened outside of Minneapolis in 2007.

cosa che è successa vicino a Minneapolis nel 2007.

Or just imagine what you could do

O immaginate solo cosa potreste fare

if you had robots that could swim through your blood.

se aveste robot che sanno nuotare nel vostro sangue.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Giusto? "Viaggio allucinante", Isaac Asimov.

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

O poter operare senza dover tagliare.

Or we could radically change the way we build things

Potremmo cambiare radicalmente modo di costruire le cose

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

se potessimo far funzionare i nostri minuscoli robot come le termiti,

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

costruiscono questi cumuli di otto metri di altezza,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

edifici abitativi ben ventilati per altre termiti

in Africa and Australia.

in Africa e Australia.

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

Penso di avervi dato idea di alcune delle cose

of what we can do with these small robots.

che possiamo fare con questi piccoli robot.

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

Abbiamo fatto progressi, ma c'è ancora molto da fare,

and hopefully some of you can contribute to that destination.

e, spero, qualcuno di voi può contribuire all'obiettivo.

Thanks very much.

Grazie infinite.

(Applause)

(Applausi)