A robot that runs and swims like a salamander | Auke Ijspeert

מתרגם: Ido Dekkers מבקר: Zeeva Livshitz

This is Pleurobot.

זה פלואורובוט.

Pleurobot is a robot that we designed to closely mimic a salamander species

פלואורובוט הוא רובוט שתוכנן לחקות במדויק מין סלמנדרות

called Pleurodeles waltl.

שנקרא פלואורודלס וולטל.

Pleurobot can walk, as you can see here,

פלואורובוט יכול ללכת, כמו שאתם רואים פה,

and as you'll see later, it can also swim.

ואתם תראו מאוחר יותר, שהוא יכול גם לשחות.

So you might ask, why did we design this robot?

אז אתם אולי שואלים, למה תכננו את הרובוט הזה?

And in fact, this robot has been designed as a scientific tool for neuroscience.

ולמעשה, הרובוט הזה תוכנן ככלי מדעי למדעני מוח.

Indeed, we designed it together with neurobiologists

ובאמת, תכננו אותו יחד עם ניורו ביולוגים

to understand how animals move,

כדי להבין איך חיות נעות,

and especially how the spinal cord controls locomotion.

ובמיוחד איך חוט השדרה שולט בתנועה.

But the more I work in biorobotics,

אבל ככל שאני עובד יותר בביו רובוטיקה,

the more I'm really impressed by animal locomotion.

אני מתרשם יותר מתנועת חיות.

If you think of a dolphin swimming or a cat running or jumping around,

אם אתם חושבים על דולפין שוחה או חתול רץ או קופץ,

or even us as humans,

או אפילו אנחנו האנשים,

when you go jogging or play tennis,

כשאתם רצים או משחקים טניס,

we do amazing things.

אנחנו עושים דברים מדהימים.

And in fact, our nervous system solves a very, very complex control problem.

ולמעשה, מערכת העצבים שלנו פותרת בעיות תנועה מאוד מאוד מורכבות.

It has to coordinate more or less 200 muscles perfectly,

היא צריכה לתאם פחות או יותר 200 שרירים בשלמות,

because if the coordination is bad, we fall over or we do bad locomotion.

מפני שאם התאום שלנו גרוע, אנחנו נופלים או שנעים בצורה גרועה.

And my goal is to understand how this works.

והמטרה שלי היא להבין איך זה עובד.

There are four main components behind animal locomotion.

יש שלושה מרכיבים עיקריים מאחורי תנועת החיות.

The first component is just the body,

הרכיב הראשון הוא רק הגוף,

and in fact we should never underestimate

ולמעשה אסור לנו לעולם לא להעריך מספיק

to what extent the biomechanics already simplify locomotion in animals.

לאיזו רמה הביו מכאניקה כבר פישטה את התנועה בחיות.

Then you have the spinal cord,

אז יש לכם את חוט השדרה,

and in the spinal cord you find reflexes,

ובחוט השדרה אתם מוצאים רפלקסים,

multiple reflexes that create a sensorimotor coordination loop

רפלקסים מרובים שיוצרים לולאת קואורדינציה סנסורית מוטורית

between neural activity in the spinal cord and mechanical activity.

בין פעילות עצבית בחוט השדרה ופעילות מכאנית.

A third component are central pattern generators.

רכיב שלישי הם יצרני התבניות המרכזיים.

These are very interesting circuits in the spinal cord of vertebrate animals

אלה הם מעגלים מעניינים בעמוד השדרה של בעלי חוליות

that can generate, by themselves,

שיכולים לייצר, בעצמם,

very coordinated rhythmic patterns of activity

תבניות מאוד מורכבות ורתמיות של פעילות

while receiving only very simple input signals.

בעודם מקבלים רק קלט של אותות מאוד פשוטים.

And these input signals

ואותות הקלט האלו

coming from descending modulation from higher parts of the brain,

מגיעים ממודולציות יורדות מחלקים גבוהים יותר במוח,

like the motor cortex, the cerebellum, the basal ganglia,

כמו האונה המוטורית, המוח הקטן, הגנגליונים הבאזלתיים,

will all modulate activity of the spinal cord

כולם יעבירו פעילות לחוט השדרה

while we do locomotion.

בעודנו נעים.

But what's interesting is to what extent just a low-level component,

אבל מה שמעניין זה באיזו רמה חלק ברמה נמוכה,

the spinal cord, together with the body,

חוט השדרה, יחד עם הגוף,

already solve a big part of the locomotion problem.

כבר פתרו חלק גדול של בעית התנועה.

You probably know it by the fact that you can cut the head off a chicken,

ואתם כנראה יודעים את זה בגלל העובדה שאתם יכולים לחתוך את ראש התרנגולת,

it can still run for a while,

והיא יכולה להמשיך לרוץ לזמן מסויים,

showing that just the lower part, spinal cord and body,

מה שמראה שרק החלק התחתון, חוט שדרה וגוף,

already solve a big part of locomotion.

כבר פתרו חלק גדול מבעית התנועה.

Now, understanding how this works is very complex,

עכשיו, להבין איך זה עובד זה מאוד מורכב,

because first of all,

בגלל שראשית,

recording activity in the spinal cord is very difficult.

להקליט פעילות בחוט השדרה זה מאוד קשה,

It's much easier to implant electrodes in the motor cortex

זה הרבה יותר קל לשתול אלקטרודות באונה המוטורית

than in the spinal cord, because it's protected by the vertebrae.

מאשר בחוט השדרה, מפני שהוא מוגן על ידי חוליות.

Especially in humans, very hard to do.

בעיקר באנשים, ממש מאוד קשה לעשות.

A second difficulty is that locomotion is really due to a very complex

קושי שני הוא שהתנועה היא באמת בשל תקשורת

and very dynamic interaction between these four components.

מאוד מורכבת ודינמית בין ארבעת הרכיבים האלו.

So it's very hard to find out what's the role of each over time.

אז זה מאוד קשה לגלות מה התפקיד של כל אחד לאורך הזמן.

This is where biorobots like Pleurobot and mathematical models

שם הביו רובוטים כמו פלאורובוט ומודלים מתמטיים

can really help.

יכולים לעזור.

So what's biorobotics?

אז מה זה ביו רובוטיקה?

Biorobotics is a very active field of research in robotics

ביו רובוטיקה היא שדה מאוד אקטיבי של מחקר ברובוטיקה

where people want to take inspiration from animals

שם אנשים רוצים לקחת השראה מחיות

to make robots to go outdoors,

כדי ליצור רובוטים שיצאו החוצה,

like service robots or search and rescue robots

כמו רובוטי שרות ורובוטי חיפוש והצלה

or field robots.

או רובוטי שדה.

And the big goal here is to take inspiration from animals

והמטרה הגדולה פה היא לקחת השראה מחיות

to make robots that can handle complex terrain --

כדי ליצור רובוטים שיכולים להתמודד עם פני שטח מורכבים --

stairs, mountains, forests,

מדרגות, הרים, יערות,

places where robots still have difficulties

מקומות בהם לרובוטים עדיין יש קשיים

and where animals can do a much better job.

ובהם חיות יכולות לעשות עבודה טובה יותר.

The robot can be a wonderful scientific tool as well.

הרובוט יכול להיות גם כלי מדעי נפלא.

There are some very nice projects where robots are used,

יש כמה פרוייקטים מאוד נחמדים שם הרובוטים נמצאים בשימוש,

like a scientific tool for neuroscience, for biomechanics or for hydrodynamics.

כמו כלים מדעיים למדעי המוח, לביו מכאניקה או להידרו דינמיקה.

And this is exactly the purpose of Pleurobot.

וזו בדיוק המטרה של פלאורובוט.

So what we do in my lab is to collaborate with neurobiologists

אז מה שאנחנו עושים במעבדה שלי זה לשתף פעולה עם ניורו ביולוגים

like Jean-Marie Cabelguen, a neurobiologist in Bordeaux in France,

כמו ז'אן מישל קבלגן, נוירו ביולוג בבורדו, צרפת,

and we want to make spinal cord models and validate them on robots.

ואנחנו רוצים לעשות מודלים של חוט שדרה ולאמת אותם ברובוטים.

And here we want to start simple.

ופה אנחנו רוצים להתחיל בפשוט.

So it's good to start with simple animals

אז זה טוב להתחיל עם חיות פשוטות

like lampreys, which are very primitive fish,

כמו דגי למפריי, שהם דגים מאוד פרימיטיבים,

and then gradually go toward more complex locomotion,

ואז לאט לאט ללכת לכיוון תנועה יותר מורכבת,

like in salamanders,

כמו סלמנדרות,

but also in cats and in humans,

אבל גם בחתולים ובני אדם,

in mammals.

ביונקים.

And here, a robot becomes an interesting tool

ופה, רובוט הופך לכלי מעניין

to validate our models.

כדי לאשר את המודלים שלנו.

And in fact, for me, Pleurobot is a kind of dream becoming true.

ולמעשה, בשבילי, פלאורובוט הוא סוג של חלום שהתגשם.

Like, more or less 20 years ago I was already working on a computer

כמו, פחות או יותר לפני 20 שנה עבדתי כבר על מחשב

making simulations of lamprey and salamander locomotion

שעשה הדמיות של תנועת למפריי וסלמנדרות

during my PhD.

במהלך הדוקטורט שלי.

But I always knew that my simulations were just approximations.

אבל תמיד ידעתי שההדמיות שלי היו משוערות.

Like, simulating the physics in water or with mud or with complex ground,

כמו, לדמות את הפיזיקה במים או עם בוץ או עם פני שטח מורכבים,

it's very hard to simulate that properly on a computer.

זה מאוד קשה לדמות את זה בדיוק על מחשב.

Why not have a real robot and real physics?

למה שלא יהיה רובוט אמיתי ופיזיקה אמיתית?

So among all these animals, one of my favorites is the salamander.

אז בין כל החיות האלו, אחת מהמועדפות עלי היא הסלמנדרה.

You might ask why, and it's because as an amphibian,

אתם אולי תשאלו למה, וזה בגלל שכחיה אמפיבית,

it's a really key animal from an evolutionary point of view.

זו באמת חיה חשובה מנקודת מבט אבולוציונית.

It makes a wonderful link between swimming,

זה יוצר קישור מעולה בין שחיה,

as you find it in eels or fish,

כמו שאתם מוצאים את זה בצלופחים ודגים,

and quadruped locomotion, as you see in mammals, in cats and humans.

ותנועה ארבע רגלית, כמו שאתם רואים ביונקים, בחתולים ואנשים.

And in fact, the modern salamander

ולמעשה, הסלמנדרה המודרנית

is very close to the first terrestrial vertebrate,

מאוד קרובה לבעל החוליות היבשתי הראשון,

so it's almost a living fossil,

אז זה כמעט מאובן חי,

which gives us access to our ancestor,

שנותן לנו גישה לאבות אבותינו,

the ancestor to all terrestrial tetrapods.

האבות לכל הטטרפודים היבשתיים.

So the salamander swims

אז הסלמנדרה שוחה

by doing what's called an anguilliform swimming gait,

על ידי מה שנקרא צורת הליכת שחיה אנגיוליפורמי,

so they propagate a nice traveling wave of muscle activity from head to tail.

אז הם יוצרים גל תנועה מעניין של פעילות שרירים מהראש לזנב.

And if you place the salamander on the ground,

ואם תשימו את הסלמנדרה על הקרקע,

it switches to what's called a walking trot gait.

היא מחליפה למה שנקרא מפתח הליכה טפיפה.

In this case, you have nice periodic activation of the limbs

במקרה הזה, יש לכם הפעלה תקופתית נחמדה של הגפיים

which are very nicely coordinated

שהן מתואמות מאוד יפה

with this standing wave undulation of the body,

עם גל עומד בתנועה גלית של הגוף,

and that's exactly the gait that you are seeing here on Pleurobot.

וזה בדיוק המפתח שאתם רואים פה בפלאורובוט.

Now, one thing which is very surprising and fascinating in fact

עכשיו, דבר אחד שמאוד מפתיע ומרתק למעשה

is the fact that all this can be generated just by the spinal cord and the body.

זו העובדה שכל זה יכול להיות מיוצר רק על ידי חוט השדרה והגוף.

So if you take a decerebrated salamander --

אז אם אתם לוקחים סלמנדרה נטולת מוח --

it's not so nice but you remove the head --

זה לא כל כך נחמד אבל אתם מסירים את הראש --

and if you electrically stimulate the spinal cord,

ואם אתם מגרים חשמלית את חוט השדרה,

at low level of stimulation this will induce a walking-like gait.

ברמות נמוכות של גירוי זה יעורר מה שנראה כמו צורת הליכה.

If you stimulate a bit more, the gait accelerates.

אם אתם מגרים מעט יותר, צורת ההליכה מואצת.

And at some point, there's a threshold,

ובנקודה מסויימת, יש סף,

and automatically, the animal switches to swimming.

ואוטומטית, החיה מחליפה לשחיה.

This is amazing.

זה מדהים.

Just changing the global drive,

פשוט לשנות את התנועה הגלובלית,

as if you are pressing the gas pedal

כאילו אתם לוחצים על דוושת הגז

of descending modulation to your spinal cord,

של מודולציה יורדת לחוט השדרה שלכם,

makes a complete switch between two very different gaits.

וזה יוצר מיתוג שלם בין שתי צורות הליכה מאוד שונות.

And in fact, the same has been observed in cats.

למעשה, אותו הדבר אובחן בחתולים.

If you stimulate the spinal cord of a cat,

אם אתם מגרים את חוט השדרה של חתול,

you can switch between walk, trot and gallop.

אתם יכולים למתג בין הליכה, טיפוף ודהירה.

Or in birds, you can make a bird switch between walking,

או בציפורים, אתם יכולים לגרום לציפור למתג בין הליכה,

at a low level of stimulation,

ברמה נמוכה של גירוי,

and flapping its wings at high-level stimulation.

ולנפנף בכנפיים ברמות גבוהות של גירוי.

And this really shows that the spinal cord

וזה באמת מראה שחוט השדרה

is a very sophisticated locomotion controller.

הוא בקר תנועה מאוד מורכב.

So we studied salamander locomotion in more detail,

אז חקרנו תנועת סלמנדרות בפרוט רב יותר,

and we had in fact access to a very nice X-ray video machine

ולמעשה היתה לנו גישה למכונת וידאו רנטגן ממש נחמדה

from Professor Martin Fischer in Jena University in Germany.

מפרופסור מרטין פישר באוניברסיטת ינה בגרמניה.

And thanks to that, you really have an amazing machine

ותודות לזה,יש לכם באמת מכונה מדהימה

to record all the bone motion in great detail.

כדי להקליט את כל תנועות העצמות בפרוט גדול.

That's what we did.

וזה מה שעשינו.

So we basically figured out which bones are important for us

אז בעיקרון הבנו איזה עצמות חשובות לנו

and collected their motion in 3D.

ואספנו את התנועות שלהן בתלת מימד.

And what we did is collect a whole database of motions,

ומה שעשינו זה לאסוף מאגר מידע שלם של תנועות,

both on ground and in water,

גם על הקרקע וגם במים,

to really collect a whole database of motor behaviors

כדי באמת לאסוף מאגר מידע שלם של תנועות מוטוריות

that a real animal can do.

שחיה אמיתית יכולה לעשות.

And then our job as roboticists was to replicate that in our robot.

ואז העבודה שלנו כרובוטיקאים היתה לשכפל את זה ברובוטים.

So we did a whole optimization process to find out the right structure,

אז עשינו תהליך מיטוב שלם כדי לגלות את המבנה הנכון,

where to place the motors, how to connect them together,

היכן למקם את המנועים, איך לחבר אותם יחד,

to be able to replay these motions as well as possible.

כדי להיות מסוגלים לשחזר את התנועות האלו הכי טוב שאפשר.

And this is how Pleurobot came to life.

וכך פלאורובוט בא לחיים.

So let's look at how close it is to the real animal.

אז בואו נביט בכמה קרוב זה לחיה האמיתית.

So what you see here is almost a direct comparison

אז מה שאתם רואים פה זה כמעט השוואה ישירה

between the walking of the real animal and the Pleurobot.

בין ההליכה של חיות אמיתיות והפלאורובוט.

You can see that we have almost a one-to-one exact replay

אתם יכולים לראות שיש לנו כמעט חזרה של אחד לאחד

of the walking gait.

של צורת ההליכה.

If you go backwards and slowly, you see it even better.

אם אתם הולכים אחורה ובאיטיות, אתם רואים את זה הרבה יותר טוב.

But even better, we can do swimming.

אבל אפילו טוב יותר, אנחנו יכולים לעשות שחיה.

So for that we have a dry suit that we put all over the robot --

אז בשביל זה יש לנו חליפת צלילה שאנחנו שמים על כל הרובוט --

(Laughter)

(צחוק)

and then we can go in water and start replaying the swimming gaits.

ואז אנחנו יכולים להכנס למים ולהתחיל לשחזר את צורת השחיה.

And here, we were very happy, because this is difficult to do.

ופה, היינו מאוד שמחים, מפני שזה באמת קשה לעשות.

The physics of interaction are complex.

הפיזיקה של פעולה הוא מורכב.

Our robot is much bigger than a small animal,

הרובוט שלנו הוא גדול בהרבה מחיה קטנה,

so we had to do what's called dynamic scaling of the frequencies

אז היינו צריכים לעשות מה שקראנו לו הגדלה דינמית של תדירויות

to make sure we had the same interaction physics.

כדי לוודא שתהיה לנו את אותה פיזיקת פעולה.

But you see at the end, we have a very close match,

אבל אתם רואים בסוף, יש לנו התאמה די טובה,

and we were very, very happy with this.

והיינו מאוד מאוד שמחים עם זה.

So let's go to the spinal cord.

אז בואו נעבור לחוט השדרה.

So here what we did with Jean-Marie Cabelguen

אז פה מה שעשינו עם ז'אן מרי קבלגן

is model the spinal cord circuits.

זה למדל את מעגלי חוט השדרה.

And what's interesting is that the salamander

ומה שמעניין זה שהסלמנדרה

has kept a very primitive circuit,

שמרה על מעגל מאוד פרימיטיבי,

which is very similar to the one we find in the lamprey,

שמאוד דומה לזה שאנחנו מוצאים בלמפריי,

this primitive eel-like fish,

הדג הפרימיטיבי דמוי הצלופח הזה,

and it looks like during evolution,

וזה נראה כאילו בזמן האבולוציה,

new neural oscillators have been added to control the limbs,

תנודות ניורונליות חדשות הוספו כדי לשלוט באברים,

to do the leg locomotion.

לעשות את תנועת הרגליים.

And we know where these neural oscillators are

ואנחנו יודעים איפה התנודות העצביות האלו נמצאות

but what we did was to make a mathematical model

אבל מה שעשינו היה ליצור מודל מתמטי

to see how they should be coupled

כדי לראות איך הם צריכים להיות מחוברים

to allow this transition between the two very different gaits.

כדי לאפשר את המעבר הזה בין שתי צורות ההליכה המאוד שונות האלו.

And we tested that on board of a robot.

ובחנו את זה על רובוט.

And this is how it looks.

וכך זה נראה.

So what you see here is a previous version of Pleurobot

אז מה שאתם רואים פה זה גרסה קודמת של הפלאורובוט

that's completely controlled by our spinal cord model

שלגמרי נשלטת על יד מודל חוט השדרה

programmed on board of the robot.

שמתוכנת על הרובוט.

And the only thing we do

והדבר היחיד שאנחנו עושים

is send to the robot through a remote control

זה לשלוח לרובוט דרך שלט

the two descending signals it normally should receive

את שני האותות היורדים שהוא בדרך כלל צריך לקבל

from the upper part of the brain.

מהחלק העליון של המוח.

And what's interesting is, by playing with these signals,

ומה שמענין זה, שעל ידי משחק עם האותות האלו,

we can completely control speed, heading and type of gait.

אנחנו יכולים לשלוט לגמרי במהירות, בכיוון ובסוג ההליכה.

For instance,

לדוגמה,

when we stimulate at a low level, we have the walking gait,

כשאנחנו מגרים ברמות נמוכות, יש לנו צורת צעד של הליכה,

and at some point, if we stimulate a lot,

ובנקודה מסויימת, אם אנחנו מגרים הרבה,

very rapidly it switches to the swimming gait.

מהר מאוד זה משתנה לצורת השחיה.

And finally, we can also do turning very nicely

ולבסוף, אנחנו יכולים גם לעשות פניות מאוד יפה

by just stimulating more one side of the spinal cord than the other.

רק על ידי גירוי צד אחד של חוט השדרה יותר מאשר האחר.

And I think it's really beautiful

ואני חושב שזה באמת יפהפה

how nature has distributed control

איך הטבע חילק את השליטה

to really give a lot of responsibility to the spinal cord

כדי באמת לתת הרבה אחריות לחוט השדרה

so that the upper part of the brain doesn't need to worry about every muscle.

כך שהחלק העליון של המוח לא צריך לדאוג בנוגע לכל שריר.

It just has to worry about this high-level modulation,

הוא רק צריך לדאוג בנוגע לתנודות ברמות גבוהות,

and it's really the job of the spinal cord to coordinate all the muscles.

וזו באמת העבודה של חוט השדרה לתאם את כל השרירים.

So now let's go to cat locomotion and the importance of biomechanics.

אז עכשיו בואו נעבור לתנועת חתולים והחשיבות של ביו מכאניקה.

So this is another project

אז זה פרוייקט נוסף

where we studied cat biomechanics,

שם חקרנו ביו מכאניקה של חתולים,

and we wanted to see how much the morphology helps locomotion.

ורצינו לראות כמה המורפולוגיה עוזרת לתנועה.

And we found three important criteria in the properties,

וגילינו שלושה קריטריונים חשובים בתכונות,

basically, of the limbs.

בעיקרון, של הגפיים.

The first one is that a cat limb

הראשונה היא שגפיים של חתולים

more or less looks like a pantograph-like structure.

פחות או יותר נראים כמו מבנה של פנטוגרף.

So a pantograph is a mechanical structure

אז פנטוגרף הוא מבנה מכאני

which keeps the upper segment and the lower segments always parallel.

ששומר על החלק העליון והחלקים הנמוכים תמיד מקבילים.

So a simple geometrical system that kind of coordinates a bit

אז מערכת גאומטרית פשוטה שסוג של מתאמת מעט

the internal movement of the segments.

את התנועה הפנימית של הסגמנטים.

A second property of cat limbs is that they are very lightweight.

תכונה שניה של גפיי חתולים היא שהם מאוד קלים.

Most of the muscles are in the trunk,

רוב השרירים הם בגוף,

which is a good idea, because then the limbs have low inertia

שזה רעיון טוב, מפני שאז לגפיים יש אינרציה נמוכה

and can be moved very rapidly.

ויכולות לנוע במהירות גבוהה.

The last final important property is this very elastic behavior of the cat limb,

התכונה החשובה האחרונה היא התהנהגות המאוד אלסטית של גפי החתול,

so to handle impacts and forces.

כדי להתמודד עם פגיעות וכוחות.

And this is how we designed Cheetah-Cub.

וכך תכננו את גור הצ'יטה.

So let's invite Cheetah-Cub onstage.

אז בואו נזמין את גור הצ'יטה לבמה.

So this is Peter Eckert, who does his PhD on this robot,

אז זה פיטר אקהרט, שעושה את הדוקטורט שלו על הרובוט הזה,

and as you see, it's a cute little robot.

כמו שאתם רואים, זה רובוט קטן וחמוד.

It looks a bit like a toy,

זה נראה מעט כמו צעצוע,

but it was really used as a scientific tool

אבל הוא באמת היה בשימוש ככלי מדעי

to investigate these properties of the legs of the cat.

כדי לחקור את התכונות האלו של רגלי החתול.

So you see, it's very compliant, very lightweight,

אז אתם רואים, זה מאוד מותאם, מאוד קל משקל,

and also very elastic,

וגם מאוד אלסטי,

so you can easily press it down and it will not break.

אז אתם יכולים ללחוץ עליו בקלות והוא לא ישבר.

It will just jump, in fact.

הוא פשוט יקפוץ, למעשה.

And this very elastic property is also very important.

והתכונה המאוד אלסטית היא גם מאוד חשובה.

And you also see a bit these properties

ואתם גם רואים מעט את התכונות האלו

of these three segments of the leg as pantograph.

של שלושת המקטעים האלו של הרגל כפנטוגרף.

Now, what's interesting is that this quite dynamic gait

עכשיו, מה שמעניין זה שצורת הצעד הדי דינמית

is obtained purely in open loop,

מושגת פשוט בלולאה פתוחה,

meaning no sensors, no complex feedback loops.

מה שאומר ללא חיישנים, ללא לולאות משוב מורכבות.

And that's interesting, because it means

וזה מעניין, מפני שזה אומר

that just the mechanics already stabilized this quite rapid gait,

שרק המכניקה כבר מייצבת את הצעד הדי מהיר הזה,

and that really good mechanics already basically simplify locomotion.

והמכניקה הטובה באמת הזו כבר בעיקרון מפשטת תנועה.

To the extent that we can even disturb a bit locomotion,

לרמה שאנחנו יכולים אפילו להפריע לתנועה,

as you will see in the next video,

כמו שאתם תראו בסרטון הבא,

where we can for instance do some exercise where we have the robot go down a step,

בו אנחנו יכולים לדוגמה לעשות תרגיל בו הרובוט יורד במדרגות,

and the robot will not fall over,

והרובוט לא יפול,

which was a surprise for us.

מה שהיה הפתעה גדולה בשבילנו.

This is a small perturbation.

זו הפרעה קטנה.

I was expecting the robot to immediately fall over,

ציפיתי שהרובוט שלי יפול מייד,

because there are no sensors, no fast feedback loop.

מפני שאין חיישנים, אין לולאת משוב מהירה.

But no, just the mechanics stabilized the gait,

אבל לא, רק המכאניקה מיצצבת את הצעד,

and the robot doesn't fall over.

והרובוט לא נופל.

Obviously, if you make the step bigger, and if you have obstacles,

בברור, אם אתם עושים את הצעד גדול יותר, ואם יש לכם מכשולים,

you need the full control loops and reflexes and everything.

אתם צריכים את לולאת השליטה המלאה וריפלקסים והכל.

But what's important here is that just for small perturbation,

אבל מה שחשוב פה זה שרק להפרעות קטנות,

the mechanics are right.

המכאניקה היא נכונה.

And I think this is a very important message

ואני חושב שזה מסר מאוד חשוב

from biomechanics and robotics to neuroscience,

מהביו מכאניקה והרובוטים למדעי המוח,

saying don't underestimate to what extent the body already helps locomotion.

שאומר להעריך לאיזו רמה הגוף כבר עוזר לתנועה.

Now, how does this relate to human locomotion?

עכשיו, איך זה מתקשר לתנועה אנושית?

Clearly, human locomotion is more complex than cat and salamander locomotion,

בברור, תנועה אנושית היא יותר מורכבת מתנועה של חתולים וסלמנדרות,

but at the same time, the nervous system of humans is very similar

אבל באותו זמן, מערכת העצבים של אנשים היא מאוד דומה

to that of other vertebrates.

לזו של בעלי חוליות אחרים.

And especially the spinal cord

ובעיקר חוט השדרה

is also the key controller for locomotion in humans.

זה גם הבקר העיקרי של תנועה בבני אדם.

That's why, if there's a lesion of the spinal cord,

לכן, אם יש פגיעה בחוט השדרה,

this has dramatic effects.

יש לזה השפעות דרמטיות.

The person can become paraplegic or tetraplegic.

האדם יכול להפוך למשותק ברגליים או בידיים.

This is because the brain loses this communication

זה בגלל שהמוח מאבד את התקשורת

with the spinal cord.

עם חוט השדרה.

Especially, it loses this descending modulation

בעיקר, הוא מאבד את המודולציה היורדת

to initiate and modulate locomotion.

כדי להתחיל ולנטר את התנועה.

So a big goal of neuroprosthetics

אז מטרה גדולה של תותבות ניורולוגיות

is to be able to reactivate that communication

זה להיות מסוגלים להפעיל מחדש את התקשורת

using electrical or chemical stimulations.

בשימוש בגירויים חשמליים וכימיים.

And there are several teams in the world that do exactly that,

ויש מספר צוותים בעולם שעושים בדיוק את זה,

especially at EPFL.

בעיקר ב EPFL.

My colleagues Grégoire Courtine and Silvestro Micera,

הקולגות שלי גרגורי קורטין וסילבסטרו מיסרה,

with whom I collaborate.

איתם שיתפתי פעולה.

But to do this properly, it's very important to understand

אבל כדי לעשות את זה נכון, זה מאוד חשוב להבין

how the spinal cord works,

איך חוט השדרה עובד,

how it interacts with the body,

איך הוא מתקשר עם הגוף,

and how the brain communicates with the spinal cord.

ואיך המוח מתקשר עם חוט השדרה.

This is where the robots and models that I've presented today

שם הרובוט והמודלים שהצגתי היום

will hopefully play a key role

בתקווה ישחקו תפקיד חשוב

towards these very important goals.

כלפי המטרות המאוד חשובות האלו.

Thank you.

תודה לכם.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

Bruno Giussani: Auke, I've seen in your lab other robots

ברונו גיאוסיאני: אאוקה, ראיתי במעבדה שלך רובוטים אחרים

that do things like swim in pollution

שעושים דברים כמו לשחות בזיהום

and measure the pollution while they swim.

ולמדוד את הזיהום בעודם שוחים.

But for this one,

אבל לזה,

you mentioned in your talk, like a side project,

הזכרת בהרצאה שלך, כמו פרוייקט צידי,

search and rescue,

חיפוש והצלה,

and it does have a camera on its nose.

ויש לו מצלמה על האף.

Auke Ijspeert: Absolutely. So the robot --

אאוקה איג'ספירט: בהחלט. אז הרובוט --

We have some spin-off projects

יש לנו כמה פרוייקטים צידיים

where we would like to use the robots to do search and rescue inspection,

שם היינו רוצים להתשתמש ברובוטים כדי לעשות בדיקות חיפוש והצלה,

so this robot is now seeing you.

אז הרובוט הזה רואה אתכם עכשיו.

And the big dream is to, if you have a difficult situation

והחלום הגדול הוא, אם יש לכם מצב קשה

like a collapsed building or a building that is flooded,

כמו בניין שקרס או בניין שמוצף,

and this is very dangerous for a rescue team or even rescue dogs,

וזה מאוד מסוכן לצוות הצלה או אפילו לכלבי הצלה,

why not send in a robot that can crawl around, swim, walk,

למה לא לשלוח רובוט שיכול לזחול באזור, לשחות, ללכת,

with a camera onboard to do inspection and identify survivors

עם מצלמה עליו כדי לעשות בחינה וזיהוי של ניצולים

and possibly create a communication link with the survivor.

ואולי ליצור קשר תקשורת עם הניצולים.

BG: Of course, assuming the survivors don't get scared by the shape of this.

ב.ג: כמובן, בהנחה שהניצולים לא יפחדו מהצורה של זה.

AI: Yeah, we should probably change the appearance quite a bit,

א.א: כן, היינו צריכים כנראה לשנות את הנראות די הרבה,

because here I guess a survivor might die of a heart attack

מפני שפה אני מנחש שניצול אולי ימות מהתקף לב

just of being worried that this would feed on you.

פשוט מלהיות מודאג שזה יאכל אותו.

But by changing the appearance and it making it more robust,

אבל על ידי שינוי הנראות ולעשות אותו יותר עמיד,

I'm sure we can make a good tool out of it.

אני בטוח שנוכל ליצור כלי טוב ממנו.

BG: Thank you very much. Thank you and your team.

בג: תודה רבה לך. תודה לך ולצוות.