Origami robots that reshape and transform themselves | Jamie Paik

תרגום: Allon Sasson עריכה: Ido Dekkers

As a roboticist, I get asked a lot of questions.

כמומחית לרובוטיקה מפנים אליי שאלות רבות.

"When we will they start serving me breakfast?"

"מתי הם יתחילו להגיש לי ארוחת בוקר?"

So I thought the future of robotics would be looking more like us.

חשבתי שהעתיד של הרובוטים יהיה להראות יותר כמונו,

I thought they would look like me,

חשבתי שהם ייראו כמוני,

so I built eyes that would simulate my eyes.

אז בניתי עיניים שיֶדַמוּ את העיניים שלי.

I built fingers that are dextrous enough to serve me ...

בניתי אצבעות גמישות מספיק כדי לשרת אותי...

baseballs.

כדורי בסיס.

Classical robots like this

רובוטיים קלאסיים כמו זה

are built and become functional

נבנים והופכים לשימושיים

based on the fixed number of joints and actuators.

בהתבסס על מספר קבוע של מפרקים ומנועים.

And this means their functionality and shape are already fixed

והמשמעות היא שהשימוש והצורה שלהם נקבעו מראש

at the moment of their conception.

ברגע שבו הם נוצרו.

So even though this arm has a really nice throw --

כך שלמרות שלזרוע הזו יש זריקה ממש טובה --

it even hit the tripod at the end--

היא אפילו פגעה בחצובה בסיום --

it's not meant for cooking you breakfast per se.

היא לא נועדה לבשל עבורכם ארוחת בוקר כלל ועיקר.

It's not really suited for scrambled eggs.

היא לא ממש מתאימה לביצים מקושקשות.

So this was when I was hit by a new vision of future robotics:

זה היה הרגע שבו הגיתי חזון חדש לעתיד הרובוטים:

the transformers.

המשתנים (הטרנספורמרים).

They drive, they run, they fly,

הם נוסעים, הם רצים, הם טסים,

all depending on the ever-changing, new environment and task at hand.

הכל תלוי בסביבה המשתנה תמידית ובמשימה הנדרשת.

To make this a reality,

כדי להפוך זאת למציאות,

you really have to rethink how robots are designed.

צריך לחשוב מחדש על הדרך שבה רובוטים מעוצבים.

So, imagine a robotic module in a polygon shape

דמיינו מודול רובוטי בצורת מצולע.

and using that simple polygon shape

ועל שימוש בצורת המצולע הפשוט הזה,

to reconstruct multiple different forms

לבנייה מחדש של צורות שונות רבות

to create a new form of robot for different tasks.

כדי ליצור סוג חדש של רובוט למשימות שונות.

In CG, computer graphics, it's not any news --

ב- CG, גרפיקה ממוחשבת, זה לא חדש כלל --

it's been done for a while, and that's how most of the movies are made.

זה מבוצע כבר מזה זמן רב, וכך עושים את רוב הסרטים.

But if you're trying to make a robot that's physically moving,

אבל אם מנסים לבנות רובוט שזז פיזית,

it's a completely new story.

זה סיפור אחר לגמרי.

It's a completely new paradigm.

זוהי פרדיגמה חדשה לגמרי.

But you've all done this.

אבל כולכם כבר עשיתם את זה.

Who hasn't made a paper airplane, paper boat, paper crane?

מי לא יצר מטוס מנייר, סירה מנייר, עגור מנייר?

Origami is a versatile platform for designers.

אוריגאמי היא פלטפורמה ורסטילית למעצבים.

From a single sheet of paper, you can make multiple shapes,

מגליון נייר אחד אפשר להכין צורות רבות,

and if you don't like it, you unfold and fold back again.

ואם הצורה לא מוצאת חן בעיניכם, אתם פותחים ומקפלים אותה מחדש.

Any 3D form can be made from 2D surfaces by folding,

אפשר ליצור כל צורה תלת מימדית ממשטח דו מימדי על ידי קיפול,

and this is proven mathematically.

וזה מוכח מתמטית.

And imagine if you were to have an intelligent sheet

תארו לעצמכם שיש לכם גליון חכם

that can self-fold into any form it wants,

שיכול להתקפל בעצמו לכל צורה שהוא רוצה,

anytime.

בכל זמן.

And that's what I've been working on.

על זה אני עובדת.

I call this robotic origami,

אני קוראת לזה אוריגאמי רובוטי,

"robogami."

"רובוגאמי".

This is our first robogami transformation

זו הטרנספורמציה הראשונה של רובוגאמי

that was made by me about 10 years ago.

שיצרתי לפני כעשר שנים.

From a flat-sheeted robot,

מרובוט של גליון שטוח,

it turns into a pyramid and back into a flat sheet

הוא הופך לפירמידה וחזרה לגליון שטוח

and into a space shuttle.

ולמעבורת חלל.

Quite cute.

חמוד למדי.

Ten years later, with my group of ninja origami robotic researchers --

עשר שנים לאחר מכן, עם קבוצת חוקרי הנינג'ה של אוריגאמי רובוטי -

about 22 of them right now --

כ- 22 כאלו נכון להיום --

we have a new generation of robogamis,

יש לנו דור חדש של רובוגאמים,

and they're a little more effective and they do more than that.

והם קצת יותר יעילים והם עושים יותר מכך.

So the new generation of robogamis actually serve a purpose.

הדור החדש של הרובוגאמים משמשים למטרות שונות.

For example, this one actually navigates through different terrains autonomously.

זה למשל, מנווט על פני שטח שונים בצורה עצמאית.

So when it's a dry and flat land, it crawls.

כשמדובר במשטח יבש ושטוח, הוא זוחל.

And if it meets sudden rough terrain,

ואם הוא נתקל בפני שטח קשים,

it starts rolling.

הוא מתחיל להתגלגל.

It does this -- it's the same robot --

הוא עושה את זה -- זה אותו רובוט --

but depending on which terrain it meets,

אבל בהתאם לפני השטח שהוא נתקל בהם,

it activates a different sequence of actuators that's on board.

הוא משתמש ברצף שונה של מפעילים שקיימים בו.

And once it meets an obstacle, it jumps over it.

וכאשר הוא נתקל במכשול, הוא קופץ מעליו.

It does this by storing energy in each of its legs

הוא עושה זאת על ידי צבירה של אנרגיה בכל אחת מהרגליים שלו

and releasing it and catapulting like a slingshot.

שחרור שלה ושיגור עצמי כמו קליע.

And it even does gymnastics.

והוא אפילו עושה התעמלות.

Yay.

יאיי.

(Laughter)

(צחוק)

So I just showed you what a single robogami can do.

כרגע הראיתי לכם מה רובוגאמי יחיד יכול לעשות.

Imagine what they can do as a group.

תארו לעצמכם מה הם יכולים לעשות כקבוצה.

They can join forces to tackle more complex tasks.

הם יכולים לאחד כוחות כדי לבצע משימות מורכבות יותר.

Each module, either active or passive,

כל מודול, אקטיבי או פסיבי,

we can assemble them to create different shapes.

אנחנו יכולים להרכיב אותם כדי ליצור צורות שונות.

Not only that, by controlling the folding joints,

לא זאת בלבד, על ידי שליטה במפרקים המתקפלים,

we're able to create and attack different tasks.

אנחנו יכולים ליצור ולבצע משימות שונות.

The form is making new task space.

הצורה מאפשרת מרחב חדש של משימות.

And this time, what's most important is the assembly.

והפעם, הדבר החשוב ביותר הוא ההרכבה.

They need to autonomously find each other in a different space,

הם צריכים למצוא אחד את השני בצורה עצמאית במרחב שונה,

attach and detach, depending on the environment and task.

להתחבר ולהתנתק, בהתאם לסביבה ולמשימה.

And we can do this now.

ואנחנו יכולים לעשות את זה עכשיו.

So what's next?

אז מה הדבר הבא?

Our imagination.

הדמיון שלנו.

This is a simulation of what you can achieve

זו סימולציה של מה שאפשר להשיג

with this type of module.

עם סוג כזה של מודול.

We decided that we were going to have a four-legged crawler

החלטנו שיהיה לנו זחלן בעל ארבע רגליים

turn into a little dog and make small gaits.

שיהפוך לכלב קטן ויעשה צעדים קטנים.

With the same module, we can actually make it do something else:

עם אותו מודול, אנחנו יכולים לגרום לו לעשות משהו נוסף:

a manipulator, a typical, classical robotic task.

מניפולטור, משימה רובוטית קלאסית טיפוסית.

So with a manipulator, it can pick up an object.

המניפולטור יכול להרים חפץ.

Of course, you can add more modules to make the manipulator legs longer

אפשר כמובן להוסיף עוד מודולים כדי להאריך את הרגליים של המניפולטור

to attack or pick up objects that are bigger or smaller,

להסתער או להרים חפצים גדולים או קטנים יותר,

or even have a third arm.

או אפילו שתהיה לו זרוע שלישית.

For robogamis, there's no one fixed shape nor task.

לרובוגאמים אין צורה או משימה אחת קבועה.

They can transform into anything, anywhere, anytime.

הם יכולים להשתנות לכל דבר, בכל מקום, בכל זמן.

So how do you make them?

אז איך יוצרים אותם?

The biggest technical challenge of robogami is keeping them super thin,

האתגר הטכני הגדול ביותר עבור רובוגאמים הוא להשאיר אותם סופר-דקים,

flexible,

גמישים,

but still remaining functional.

ועדין שיישארו שימושיים.

They're composed of multiple layers of circuits, motors,

הם מורכבים ממספר שכבות של מעגלים, מנועים,

microcontrollers and sensors,

מיקרו-בקרים וסנסורים,

all in the single body,

כולם בגוף אחד,

and when you control individual folding joints,

וכששולטים במפרקי קיפול בדידים,

you'll be able to achieve soft motions like that

אפשר להשיג תנועות רכות כמו זו

upon your command.

לפי פקודה.

Instead of being a single robot that is specifically made for a single task,

במקום שיהיה רובוט בודד שיוצר במיוחד למשימה בודדת,

robogamis are optimized to do multi-tasks.

רובוגאמים מותאמים במיוחד לריבוי משימות.

And this is quite important

וזה חשוב למדי

for the difficult and unique environments on the Earth

בסביבה הייחודית והקשה של כדור הארץ

as well as in space.

כמו גם בחלל.

Space is a perfect environment for robogamis.

החלל הוא הסביבה המושלמת לרובוגאמים.

You cannot afford to have one robot for one task.

איננו יכולים להרשות לעצמנו רובוט אחד למשימה אחת.

Who knows how many tasks you will encounter in space?

מי יודע בכמה משימות ניתקל בחלל?

What you want is a single robotic platform that can transform to do multi-tasks.

מה שנרצה הוא פלטפורמה רובוטית אחת שיכולה להשתנות ולבצע ריבוי משימות

What we want is a deck of thin robogami modules

מה שאנחנו רוצים הוא משטח של מודולי רובוגאמי דקים

that can transform to do multiples of performing tasks.

שיכול להשתנות ולבצע משימות רבות.

And don't take my word for it,

אל תאמינו רק לי בנושא הזה,

because the European Space Agency and Swiss Space Center

מפני שסוכנות החלל האירופאית ומרכז החלל השוויצרי

are sponsoring this exact concept.

נותנים חסות לקונספט הזה בדיוק.

So here you see a couple of images of reconfiguration of robogamis,

כאן אתם יכולים לראות מספר תמונות של הרכבה מחדש של רובוגאמים,

exploring the foreign land aboveground, on the surface,

חוקרים את האדמה הלא מוכרת מעל פני הקרקע, על פני השטח,

as well as digging into the surface.

כמו גם חופרים לתוך הקרקע.

It's not just exploration.

זהו לא רק מחקר.

For astronauts, they need additional help,

אסטרונאוטים זקוקים לעזרה נוספת,

because you cannot afford to bring interns up there, either.

מפני שאי אפשר להביא לשם מתלמדים.

(Laughter)

(צחוק)

They have to do every tedious task.

הם צריכים לעשות את כל העבודות המייגעות.

They may be simple,

הם אולי פשוטים,

but super interactive.

אבל סופר אינטראקטיביים.

So you need robots to facilitate their experiments,

יש צורך ברובוטים כדי לסייע להם בניסויים,

assisting them with the communications

לעזור להם בתקשורת

and just docking onto surfaces to be their third arm holding different tools.

ולעגן את עצמם למשטחים כדי להיות עבורם יד שלישית ולהחזיק כלים שונים.

But how will they be able to control robogamis, for example,

אבל איך הם יוכלו לשלוט ברובוגאמים, למשל,

outside the space station?

מחוץ לתחנת החלל?

In this case, I show a robogami that is holding space debris.

במקרה הזה אני מראה רובוגאמי שמחזיק פסולת חלל.

You can work with your vision so that you can control them,

אפשר לעבוד באמצעות מבט כדי לשלוט בהם,

but what would be better is having the sensation of touch

אך מה שיהיה טוב יותר הוא שתהיה תחושה של מגע

directly transported onto the hands of the astronauts.

שתועבר ישירות לידיים של האסטרונאוטים.

And what you need is a haptic device,

ומה שצריך הוא מכשיר חישה,

a haptic interface that recreates the sensation of touch.

ממשק חישה שיוצר מחדש את תחושת המגע.

And using robogamis, we can do this.

באמצעות שימוש ברובוגאמים אפשר לעשות זאת.

This is the world's smallest haptic interface

זה ממשק החישה הקטן ביותר בעולם

that can recreate a sensation of touch just underneath your fingertip.

שיכול ליצור מחדש את תחושת המגע מתחת לקצות האצבעות.

We do this by moving the robogami

אנחנו עושים זאת על ידי הזזת הרובוגאמי

by microscopic and macroscopic movements at the stage.

על ידי תזוזות מיקרוסקופיות ומאקרוסקופיות בכל שלב.

And by having this, not only will you be able to feel

ובכך נוכל להרגיש לא רק

how big the object is,

כמה גדול החפץ,

the roundness and the lines,

את העלגלות שלו ואת קווי המתאר,

but also the stiffness and the texture.

אלא גם את הנוקשות ואת המרקם.

Alex has this interface just underneath his thumb,

לאלכס יש את הממשק הזה ממש מתחת לבוהן,

and if he were to use this with VR goggles and hand controllers,

וכאשר הוא משתמש בו באמצעות משקפי מציאות מדומה ושלטי יד,

now the virtual reality is no longer virtual.

המציאות המדומה היא כבר לא מדומה.

It becomes a tangible reality.

היא הופכת למציאות מוחשית.

The blue ball, red ball and black ball that he's looking at

הכדור הכחול, הכדור האדום והכדור השחור שהוא מביט בהם

is no longer differentiated by colors.

כבר אינם נבדלים בצבעים.

Now it is a rubber blue ball, sponge red ball and billiard black ball.

כעת אלו כדור גומי כחול, כדור ספוג אדום וכדור ביליארד שחור.

This is now possible.

זה אפשרי עכשיו.

Let me show you.

הרשו לי להראות לכם.

This is really the first time this is shown live

זו למעשה הפעם הראשונה שזה מוצג בזמן אמת

in front of a public grand audience,

בפני קהל ציבורי,

so hopefully this works.

כך שאני מקווה שזה יעבוד.

So what you see here is an atlas of anatomy

מה שאתם רואים כאן הוא אטלס של אנטומיה

and the robogami haptic interface.

וממשק החישה של הרובוגאמי.

So, like all the other reconfigurable robots,

כמו כל הרובוטים האחרים שניתנים להגדרה,

it multitasks.

הוא תומך בריבוי משימות.

Not only is it going to serve as a mouse,

הוא ישמש לא רק כעכבר,

but also a haptic interface.

אלא גם כממשק חישה.

So for example, we have a white background where there is no object.

למשל, יש לנו רקע לבן שאין עליו שום חפץ.

That means there is nothing to feel,

זה אומר שאין מה להרגיש,

so we can have a very, very flexible interface.

כך שיכול להיות לנו ממשק גמיש מאד.

Now, I use this as a mouse to approach skin,

כעת אני משתמשת בעכבר הזה כדי להתקרב לעור,

a muscular arm,

זרוע שרירית,

so now let's feel his biceps,

כעת בואו נחוש את שרירי הזרוע שלו,

or shoulders.

או את הכתפיים.

So now you see how much stiffer it becomes.

כעת אתם יכולים לראות כמה נוקשה הוא נהיה.

Let's explore even more.

בואו נמשיך לחקור.

Let's approach the ribcage.

בואו ניגש לבית החזה.

And as soon as I move on top of the ribcage

מיד כשאני נעה מעל בית החזה

and between the intercostal muscles,

ובין השרירים הבין-צלעיים,

which is softer and harder,

שהם רכים יותר וקשים יותר,

I can feel the difference of the stiffness.

אני יכולה לחוש בהבדל בנוקשות.

Take my word for it.

האמינו לי.

So now you see, it's much stiffer in terms of the force

כעת, אתם יכולים לראות שהוא נוקשה יותר מבחינת הכח

it's giving back to my fingertip.

שבו הוא מתנגד לקצה האצבע שלי.

So I showed you the surfaces that aren't moving.

הראיתי לכם משטחים שלא זזים.

How about if I were to approach something that moves,

מה אם עליי להתקרב למשהו שזז,

for example, like a beating heart?

למשל, כמו לב פועם?

What would I feel?

מה ארגיש?

(Applause)

(מחיאות כפיים)

This can be your beating heart.

זה יכול להיות הלב הפועם שלכם.

This can actually be inside your pocket

למעשה זה יכול להיות בתוך הכיס שלכם

while you're shopping online.

בזמן שאתם קונים ברשת.

Now you'll be able to feel the difference of the sweater that you're buying,

כעת אתם יכולים להרגיש את השוני של המיזע שאתם קונים,

how soft it is,

עד כמה הוא רך,

if it's actually cashmere or not,

אם זה באמת קשמיר או לא,

or the bagel that you're trying to buy,

או את הכעך שאתם רוצים לקנות,

how hard it is or how crispy it is.

עד כמה הוא קשה או עד כמה הוא פריך.

This is now possible.

עכשיו זה אפשרי.

The robotics technology is advancing to be more personalized and adaptive,

טכנולוגית הרובוטיקה מתקדמת להיות יותר מותאמת אישית ומסתגלת,

to adapt to our everyday needs.

כך שתותאם לצרכי היומיום שלנו.

This unique specie of reconfigurable robotics

הזן הייחודי של רובוטים שניתנים להגדרה

is actually the platform to provide this invisible, intuitive interface

היא הפלטפורמה שתאפשר את הממשק הבלתי נראה, האינטואיטיבי

to meet our exact needs.

שיענה לצרכים המדויקים שלנו.

These robots will no longer look like the characters from the movies.

הרובוטים הללו כבר לא ייראו כמו הדמויות מהסרטים.

Instead, they will be whatever you want them to be.

במקום זאת, הם יהיו מה שתרצו שיהיו.

Thank you.

תודה רבה

(Applause)

(מחיאות כפיים)