Origami robots that reshape and transform themselves | Jamie Paik

翻訳: Hiroshi Uchiyama 校正: Misaki Sato

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

ロボット開発者としてよく聞かれます

"When we will they start serving me breakfast?"

「ロボットが朝ご飯を作って くれるようになるのはいつか？」

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

未来のロボットは 人間の姿に 近づくのではないかと考えました

I thought they would look like me,

自分に近い容姿になると考えたので

so I built eyes that would simulate my eyes.

自分の目を模倣した目を作成しました

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

物を私に渡せるように 器用な指を作りました

baseballs.

野球のボールとか

Classical robots like this

こちらのような

are built and become functional

古典的なロボットは 決まった数の関節と

based on the fixed number of joints and actuators.

駆動装置で構成され 機能します

And this means their functionality and shape are already fixed

このことが意味するのは 機能と形状は構想の段階で

at the moment of their conception.

確定してしまうということです

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

このロボットアームに 素晴しい投球ができ

it even hit the tripod at the end--

カメラの三脚に 当てさえしたとしても

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

朝ご飯を作ってくれるわけでは ありません

It's not really suited for scrambled eggs.

スクランブルエッグを 作るのには向いていないのです

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

これが 未来のロボットのビジョンを 思いついた瞬間です

the transformers.

変形ロボットです

They drive, they run, they fly,

車のように走り 人のように駆け 鳥のように飛び

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

新しい環境とその時の作業に 合わせて変形します

To make this a reality,

これを実現するために

you really have to rethink how robots are designed.

ロボットデザインの方法を 考え直さねばなりません

So, imagine a robotic module in a polygon shape

多角形型のロボットモジュールがあるとして

and using that simple polygon shape

その単純な多角形を使って

to reconstruct multiple different forms

様々な形を再構築して

to create a new form of robot for different tasks.

異なる作業向けに異なる形のロボットを 作り出すことを想像してください

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

コンピュータグラフィックスでは 目新しいことではありません

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

かなり前から 多くの映画が そのように作られています

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

でも物理的に動くロボットを そのように作ろうとするなら

it's a completely new story.

まったく別の新しい話で

It's a completely new paradigm.

まったく別のパラダイムです

But you've all done this.

でも皆さんは 既に やったことがあります

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

紙飛行機や 紙の船や 折り鶴を 作ったことのない人は？

Origami is a versatile platform for designers.

折り紙はデザイナーにとって 万能の道具です

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

一枚の紙から様々な形状を作ることができ

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

もし気に入らなければ広げて もう一度折り直せます

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

折ることで 二次元の面から どんな三次元の形でも作れ

and this is proven mathematically.

そのことは数学的に証明されています

And imagine if you were to have an intelligent sheet

もし知的な紙があって 自律的に折り上がり

that can self-fold into any form it wants,

求めるどんな形にも いつでも変形できるとしたら

anytime.

どうでしょうか？

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

それこそが私の取り組んでいることなのです

I call this robotic origami,

私はこの折り紙のロボットを

"robogami."

「ロボガミ」と呼んでいます

This is our first robogami transformation

これが最初のロボガミの変形の様子です

that was made by me about 10 years ago.

私が10年くらい前に作ったものです

From a flat-sheeted robot,

平坦なシート状のロボットが

it turns into a pyramid and back into a flat sheet

ピラミッド型になって また平らなシートに戻り

and into a space shuttle.

今度はスペースシャトルになります

Quite cute.

すごく愛らしいです

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

10年経って私たちのグループの ニンジャ折り紙ロボット研究者は

about 22 of them right now --

22名ほどになりましたが

we have a new generation of robogamis,

新しい世代のロボガミができ

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

少し効率的になって できることが増えました

So the new generation of robogamis actually serve a purpose.

新世代のロボガミは 実用的な目的を果たします

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

例えばこのロボットでは 地形によって自動的に進み方を変えます

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

地面が平らで乾いていれば 這って進みます

And if it meets sudden rough terrain,

急に荒れた地形になると

it starts rolling.

転がり始め

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

同じロボットですが こうなります

but depending on which terrain it meets,

地形に応じて

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

駆動装置の動かし方を 変えるのです

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

障害物があれば 跳び越えます

It does this by storing energy in each of its legs

この動作では それぞれの脚に エネルギーを蓄え

and releasing it and catapulting like a slingshot.

パチンコのように放っています

And it even does gymnastics.

体操技だってします

Yay.

ジャーンプ

(Laughter)

（笑）

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

ロボガミが単体でどのように 動くのかをご覧いただきました

Imagine what they can do as a group.

では グループで行動したらどうでしょうか？

They can join forces to tackle more complex tasks.

もっと複雑な作業に力を合わせて取り組みます

Each module, either active or passive,

モジュールにはアクティブなもの パッシブなものがあり

we can assemble them to create different shapes.

組み合わせて 異なる形状を作り出せます

Not only that, by controlling the folding joints,

それだけではなく

関節を制御することで 異なるタスクを作り 挑むことができ

we're able to create and attack different tasks.

形が新たなタスク空間を作るのです

The form is making new task space.

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

ここで最重要なのは組み立てです

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

違った場所にいる相手を 自動的に見つけ出す必要があり

attach and detach, depending on the environment and task.

環境と作業に応じて くっついたり離れたりします

And we can do this now.

そしてもう実現できているのです

So what's next?

さて次はどうなるのか？

Our imagination.

想像力を働かせましょう

This is a simulation of what you can achieve

これは このタイプのモジュールで

達成できることの シミュレーションです

with this type of module.

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

４本足で歩くものを作ろうと決め

turn into a little dog and make small gaits.

よちよち歩く子犬にしました

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

同じモジュールで別のものを 作ることもできます

a manipulator, a typical, classical robotic task.

ロボットアームは典型的で 古典的なロボットの用途です

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

ロボットアームで物体を つかみ上げられます

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

更にモジュールを追加すれば より大きな あるいはより小さな物体を

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

掴み上げられるよう ロボットアームの腕を長くでき

or even have a third arm.

３本目の腕だって付けられます

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

ロボガミには 決まった形状や 作業はありません

They can transform into anything, anywhere, anytime.

いつでも どこでも どんな形状にも 変形できるのです

So how do you make them?

ではどのように製作するのでしょうか？

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

ロボガミ最大の技術的な課題は 非常に薄くし

flexible,

柔軟にしながら

but still remaining functional.

機能を維持することです

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

多層の回路やモーターや

microcontrollers and sensors,

マイクロコントローラーやセンサーを

all in the single body,

すべて本体内に持ち

and when you control individual folding joints,

一つ一つの接合部を制御して

指示通りに動き

you'll be able to achieve soft motions like that

こんな柔らかな動きもできます

upon your command.

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

一つの作業のためだけに 作られたロボットとは違い

robogamis are optimized to do multi-tasks.

ロボガミは複数の作業をすることに 最適化されています

And this is quite important

このことは

地球上の過酷で独特な環境や

for the difficult and unique environments on the Earth

宇宙での作業で重要になります

as well as in space.

Space is a perfect environment for robogamis.

宇宙はロボガミにぴったりな環境です

You cannot afford to have one robot for one task.

宇宙では 作業ごとに専用のロボットを 用意する余裕はありません

Who knows how many tasks you will encounter in space?

宇宙では どれほど多様な作業が 必要になるかわかりません

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

様々な作業向けに変形するような ロボットが必要になります

What we want is a deck of thin robogami modules

ロボガミのモジュール一式が 変形して

that can transform to do multiples of performing tasks.

いくつもの作業を こなすようにしたいのです

And don't take my word for it,

私だけが言っているわけではないですよ

because the European Space Agency and Swiss Space Center

このコンセプトに 資金援助をしているのは

are sponsoring this exact concept.

欧州宇宙機関とスイス宇宙局だからです

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

ここにはロボガミのいろいろな構成の イメージが描かれていますが

exploring the foreign land aboveground, on the surface,

異星の地表を探査するものもあれば

as well as digging into the surface.

地面を掘っているものもあります

It's not just exploration.

探査だけではありません

For astronauts, they need additional help,

宇宙飛行士にも手伝いが必要です

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

インターンを連れて行く余裕はありませんから

(Laughter)

（笑）

They have to do every tedious task.

宇宙飛行士はあらゆる退屈な作業を こなさねばなりません

They may be simple,

単純な作業かもしれませんが

but super interactive.

とてもインタラクティブです

So you need robots to facilitate their experiments,

ロボットに実験を手助けさせる必要があります

assisting them with the communications

コミュニケーションをとりながら 宇宙飛行士を支援し

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

いろいろなところに張り付いて 道具を支える３本目の腕となります

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

でも 例えば宇宙ステーションの 外側にいるロボガミを

outside the space station?

どう制御するのでしょうか？

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

このケースでは ロボガミが宇宙ゴミを 捕えている様子が描かれています

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

目で見ながら操作できますが

but what would be better is having the sensation of touch

感触を直接 宇宙飛行士の手に伝えられたら

directly transported onto the hands of the astronauts.

もっといいでしょう

And what you need is a haptic device,

必要になるのは触覚デバイスで

a haptic interface that recreates the sensation of touch.

触覚インターフェイスが 手触りを再現します

And using robogamis, we can do this.

ロボガミを使えば それも可能です

This is the world's smallest haptic interface

これは世界最小の触覚インターフェイスです

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

指先に触感を 再現することができます

We do this by moving the robogami

ロボガミに

巨視的な動きと微視的な動きを させることで実現しました

by microscopic and macroscopic movements at the stage.

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

これを使うことで 物体の大きさや

how big the object is,

物体の曲率やまっすぐさを

the roundness and the lines,

感じられるだけでなく

but also the stiffness and the texture.

硬さや手触りも感じられるのです

Alex has this interface just underneath his thumb,

アレックスがこのインターフェイスを 親指で操作しています

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

そしてこのインターフェイスに VRゴーグルとコントローラーとを合わせると

now the virtual reality is no longer virtual.

仮想現実はもはや仮想ではなくなり

It becomes a tangible reality.

触れられる現実となります

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

彼が見ている青 赤 黒のボールは

is no longer differentiated by colors.

その色だけで区別されるものではなくなり

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

青いゴムボール 赤いスポンジボール 黒いビリヤード球として感じられます

This is now possible.

すでに可能な技術です

Let me show you.

ちょっとお見せしましょう

This is really the first time this is shown live

これを一般の方の前で ライブ公開するのは

in front of a public grand audience,

本当に初めてで

so hopefully this works.

うまくいくといいのですが

So what you see here is an atlas of anatomy

ここに示すのは解剖学の人体図と

and the robogami haptic interface.

ロボガミの触覚インターフェイスです

So, like all the other reconfigurable robots,

他の再構成可能なロボットと同様に

it multitasks.

複数の作業をします

Not only is it going to serve as a mouse,

マウスと同じように操作できるだけでなく

but also a haptic interface.

触覚インターフェイスとして機能します

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

たとえば物体のない白い背景部分では

That means there is nothing to feel,

何も触るものがないので

so we can have a very, very flexible interface.

インターフェイスの反応は とてもスムーズです

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

マウスのように操作して 肌や

a muscular arm,

筋肉質の腕のほうに移動して

so now let's feel his biceps,

上腕二頭筋や

or shoulders.

肩を触ってみましょう

So now you see how much stiffer it becomes.

固くなったのが 分かると思います

Let's explore even more.

もう少し調べてみましょう

Let's approach the ribcage.

胸郭に近づいてみましょう

And as soon as I move on top of the ribcage

肋骨の上か

and between the intercostal muscles,

肋間筋の上かで

which is softer and harder,

柔らかくなったり 固くなったりし

I can feel the difference of the stiffness.

固さの違いを感じることができます

Take my word for it.

本当ですよ

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

ご覧のように 私の指に対して 固いあるいは強い力で

it's giving back to my fingertip.

押し戻してきます

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

動いていない表面についてお見せしましたが

How about if I were to approach something that moves,

動いているものに 近づいたらどうでしょうか？

for example, like a beating heart?

たとえば拍動する心臓ではどうでしょう？

What would I feel?

何か感じられるでしょうか？

(Applause)

（拍手）

This can be your beating heart.

自分の心臓の脈だって取れます

This can actually be inside your pocket

オンラインショッピングを楽しんでいる時に

while you're shopping online.

ポケットに入れておけば

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

買おうとしているセーターの感触の違いや

how soft it is,

どんな柔らかさなのか

if it's actually cashmere or not,

カシミアかどうかも分かり

or the bagel that you're trying to buy,

あるいは買おうとしているベーグルが

how hard it is or how crispy it is.

どのくらいの固さか カリカリの程度も分かるのです

This is now possible.

もうできるようになっています

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

このロボット技術は皆さんの日常のニーズに 合わせて パーソナライズされ

to adapt to our everyday needs.

適応できるよう進化しています

This unique specie of reconfigurable robotics

再構成可能なこの独特なロボットは

視覚的でない直感的なインターフェイスを ニーズに的確に合わせて提供する

is actually the platform to provide this invisible, intuitive interface

to meet our exact needs.

プラットフォームです

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

そのようなロボットの姿はもはや 映画で描かれるようなものではなく

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

皆さんの望み通りのものになるのです

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）