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

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TED


下の英語字幕をダブルクリックすると動画を再生できます。

翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Masako Kigami
00:12
This is Pleurobot.
0
12760
1840
これはプルーロボットといいます
00:15
Pleurobot is a robot that we designed to closely mimic a salamander species
1
15400
3616
プルーロボットはイベリア・トゲイモリという イモリの一種を
00:19
called Pleurodeles waltl.
2
19040
1400
まねて作ったものです
00:21
Pleurobot can walk, as you can see here,
3
21240
2256
プルーロボットはご覧のとおり 歩行することも
00:23
and as you'll see later, it can also swim.
4
23520
2040
後でご覧頂くように 泳ぐことも出来ます
00:26
So you might ask, why did we design this robot?
5
26280
2191
なぜこんなロボットを設計するのかって?
00:28
And in fact, this robot has been designed as a scientific tool for neuroscience.
6
28960
3762
実のところ このロボットは 神経科学の研究道具として設計されました
00:33
Indeed, we designed it together with neurobiologists
7
33400
2496
事実 神経生物学者と共同で
00:35
to understand how animals move,
8
35920
1896
動物の動きを ー
00:37
and especially how the spinal cord controls locomotion.
9
37840
2760
特に脊髄が動作を制御する仕組みを 理解するために設計しました
00:41
But the more I work in biorobotics,
10
41560
1696
しかし生物ロボット工学を研究するにつれ
00:43
the more I'm really impressed by animal locomotion.
11
43280
2381
動物の動きに対する感銘を深めました
00:45
If you think of a dolphin swimming or a cat running or jumping around,
12
45920
4296
イルカが泳ぎ ネコが走ったり飛び跳ねたり
00:50
or even us as humans,
13
50240
1576
さらに我々人間が
00:51
when you go jogging or play tennis,
14
51840
1816
ジョギングしたりテニスをする時には
00:53
we do amazing things.
15
53680
1240
驚くべきことを行っています
00:55
And in fact, our nervous system solves a very, very complex control problem.
16
55880
4136
実際 我々の神経系は非常に複雑な 制御の問題を解決しています
01:00
It has to coordinate more or less 200 muscles perfectly,
17
60040
3096
200ほどの筋肉を 完璧に操っています
01:03
because if the coordination is bad, we fall over or we do bad locomotion.
18
63160
3680
連携がうまく出来なければ 倒れたり ぎこちない動きをすることでしょう
01:07
And my goal is to understand how this works.
19
67560
2720
私の目標は このような動作を理解することです
01:11
There are four main components behind animal locomotion.
20
71160
2840
動物の動きには 主に身体の4つの部位が関わっています
01:14
The first component is just the body,
21
74800
1936
1つ目は胴体です
01:16
and in fact we should never underestimate
22
76760
1976
実際のところ 生物力学的な仕組みが
01:18
to what extent the biomechanics already simplify locomotion in animals.
23
78760
3480
動物の動きをかなり簡素化していることを 過小評価してはいけません
01:22
Then you have the spinal cord,
24
82920
1456
次は脊髄です
01:24
and in the spinal cord you find reflexes,
25
84400
1976
脊髄は様々な反射を司り
01:26
multiple reflexes that create a sensorimotor coordination loop
26
86400
3456
脊髄内の神経活動と 機械的な動作の間の
01:29
between neural activity in the spinal cord and mechanical activity.
27
89880
3480
知覚運動を制御する ループを作り出します
01:34
A third component are central pattern generators.
28
94000
2976
3つ目の部位は 中枢パターン発生器です
01:37
These are very interesting circuits in the spinal cord of vertebrate animals
29
97000
3896
これは脊椎動物の脊髄にある 興味深い回路で
01:40
that can generate, by themselves,
30
100920
1616
非常に調和度の高い
01:42
very coordinated rhythmic patterns of activity
31
102560
2736
リズムのある行動パターンを 自ら発生しますが
01:45
while receiving only very simple input signals.
32
105320
2376
受け取るのは とても単純な入力信号だけです
01:47
And these input signals
33
107720
1216
この入力信号は
01:48
coming from descending modulation from higher parts of the brain,
34
108960
3056
運動皮質、小脳、大脳基底核といった
01:52
like the motor cortex, the cerebellum, the basal ganglia,
35
112040
2696
脳の上部から下達された変調信号で
01:54
will all modulate activity of the spinal cord
36
114760
2136
我々が動作する時に 脊髄の信号を
01:56
while we do locomotion.
37
116920
1456
変調させます
01:58
But what's interesting is to what extent just a low-level component,
38
118400
3216
しかし興味深いのは 下位レベルの器官である脊髄が
02:01
the spinal cord, together with the body,
39
121640
1936
胴体と共調して
02:03
already solve a big part of the locomotion problem.
40
123600
2456
運動に関する問題の多くを 片づけてしまうことです
02:06
You probably know it by the fact that you can cut the head off a chicken,
41
126080
3422
おそらくご存知だと思いますが 鳥の頭をちょん切っても
02:09
it can still run for a while,
42
129532
1381
しばらくの間走り続けますが
02:10
showing that just the lower part, spinal cord and body,
43
130937
2539
身体の下半分 つまり 脊髄と胴体だけで
02:13
already solve a big part of locomotion.
44
133500
1873
運動の大部分を達成することを示しています
02:15
Now, understanding how this works is very complex,
45
135397
2459
この仕組みを調べる方法は とても複雑です
02:17
because first of all,
46
137880
1296
なぜならば 第一に
02:19
recording activity in the spinal cord is very difficult.
47
139200
2620
脊髄の活動を記録することは とても困難だからです
02:21
It's much easier to implant electrodes in the motor cortex
48
141844
2772
運動皮質に電極を埋め込むことは
02:24
than in the spinal cord, because it's protected by the vertebrae.
49
144640
3056
脊椎で保護された脊髄に比べ とても容易です
02:27
Especially in humans, very hard to do.
50
147720
1816
人間の場合は特にやっかいです
02:29
A second difficulty is that locomotion is really due to a very complex
51
149560
3776
困難である2つ目の理由は 動作は これら4つの部位の
02:33
and very dynamic interaction between these four components.
52
153360
3056
非常に複雑 かつ動的な 相互作用によりなされるからです
02:36
So it's very hard to find out what's the role of each over time.
53
156440
3240
ですから これらの要素の役割を 逐次把握することは非常に困難です
02:40
This is where biorobots like Pleurobot and mathematical models
54
160880
3736
そこでプルーロボットのような 生物ロボットや数学モデルは
02:44
can really help.
55
164640
1200
理解に役立ちます
02:47
So what's biorobotics?
56
167480
1256
では生物ロボットとは?
02:48
Biorobotics is a very active field of research in robotics
57
168760
2736
生物ロボット工学はロボット工学の中でも 特に研究が盛んで
02:51
where people want to take inspiration from animals
58
171520
2456
動物からヒントを得て
02:54
to make robots to go outdoors,
59
174000
2456
野外で活躍する
02:56
like service robots or search and rescue robots
60
176480
2656
奉仕ロボット、捜索・救出ロボットや 現場作業ロボットを
02:59
or field robots.
61
179160
1200
作ろうとしています
03:00
And the big goal here is to take inspiration from animals
62
180880
2696
ここで掲げた大目標は 動物にヒントを得て
03:03
to make robots that can handle complex terrain --
63
183600
2336
複雑な地表 ―
03:05
stairs, mountains, forests,
64
185960
1616
階段、山、森など
03:07
places where robots still have difficulties
65
187600
2016
ロボットが今もなお苦手とするものの
03:09
and where animals can do a much better job.
66
189640
2056
動物なら容易な場所を 進めるようにすることです
03:11
The robot can be a wonderful scientific tool as well.
67
191720
2496
ロボットは素晴らしい 科学的道具にもなります
03:14
There are some very nice projects where robots are used,
68
194240
2620
ロボットを使った とても面白いプロジェクトがあります
03:16
like a scientific tool for neuroscience, for biomechanics or for hydrodynamics.
69
196884
3972
神経科学、生物力学や流体力学向けの 科学的道具として使います
03:20
And this is exactly the purpose of Pleurobot.
70
200880
2120
まさにプルーロボットが 目的とするところです
03:23
So what we do in my lab is to collaborate with neurobiologists
71
203600
2936
我々が研究室で行っていることは フランスのボルドー在住の
03:26
like Jean-Marie Cabelguen, a neurobiologist in Bordeaux in France,
72
206560
3216
ジャン=マリエ・カベルゲンのような 神経生物学者達と共同で
03:29
and we want to make spinal cord models and validate them on robots.
73
209800
4040
脊髄のモデルを作って ロボットで確かめることです
03:34
And here we want to start simple.
74
214480
1616
まずは簡単なことから始めます
03:36
So it's good to start with simple animals
75
216120
1976
とても原始的な魚である
03:38
like lampreys, which are very primitive fish,
76
218120
2256
ヤツメウナギのような動物から始め
03:40
and then gradually go toward more complex locomotion,
77
220400
2496
段階的に 複雑な動きを目指すのが 良いでしょう
03:42
like in salamanders,
78
222920
1256
イモリ
03:44
but also in cats and in humans,
79
224200
1496
ネコ、ヒト
03:45
in mammals.
80
225720
1200
他の哺乳類へと進めていきます
03:47
And here, a robot becomes an interesting tool
81
227880
2376
このとおり ロボットは我々のモデルを実証する
03:50
to validate our models.
82
230280
1936
興味深いツールとなりました
03:52
And in fact, for me, Pleurobot is a kind of dream becoming true.
83
232240
3016
プルーロボットは 私にとって夢の実現です
03:55
Like, more or less 20 years ago I was already working on a computer
84
235280
3256
博士課程の時から ヤツメウナギやイモリの動きを
03:58
making simulations of lamprey and salamander locomotion
85
238560
2656
コンピュータで再現しようとし
04:01
during my PhD.
86
241240
1536
20年前後の年月が経ちました
04:02
But I always knew that my simulations were just approximations.
87
242800
3376
しかし シミュレーションは 近似に過ぎないと常に認識していました
04:06
Like, simulating the physics in water or with mud or with complex ground,
88
246200
3976
水、泥や複雑な地面といった 場所における物理現象を
04:10
it's very hard to simulate that properly on a computer.
89
250200
2656
コンピュータでシミュレートすることは とても困難です
04:12
Why not have a real robot and real physics?
90
252880
2040
では本物のロボットを 現実の条件下で試しては?
04:15
So among all these animals, one of my favorites is the salamander.
91
255600
3136
これらの動物の中で 私のお気に入りはイモリです
04:18
You might ask why, and it's because as an amphibian,
92
258760
3456
なぜかというと 両生類だからです
04:22
it's a really key animal from an evolutionary point of view.
93
262240
2856
進化の観点から 鍵となる動物です
04:25
It makes a wonderful link between swimming,
94
265120
2056
ウナギ、魚類の泳ぎと
04:27
as you find it in eels or fish,
95
267200
1896
ウナギ、魚類の泳ぎと
04:29
and quadruped locomotion, as you see in mammals, in cats and humans.
96
269120
4120
ネコやヒトなどの哺乳類に見られる 四足歩行を見事にリンクさせています
04:34
And in fact, the modern salamander
97
274160
1656
事実 現生のイモリは
04:35
is very close to the first terrestrial vertebrate,
98
275840
2376
最初の陸生の脊椎動物と とても似通っています
04:38
so it's almost a living fossil,
99
278240
1536
生きた化石といえるもので
04:39
which gives us access to our ancestor,
100
279800
1936
我々の祖先 ―
04:41
the ancestor to all terrestrial tetrapods.
101
281760
2920
全ての陸生の四足歩行動物の祖先のことを 知ることができます
04:45
So the salamander swims
102
285240
1376
イモリは
04:46
by doing what's called an anguilliform swimming gait,
103
286640
2496
ウナギ型の泳ぎをします
04:49
so they propagate a nice traveling wave of muscle activity from head to tail.
104
289160
3640
頭部から尾までの筋肉を 波を打つように見事にうねらせます
04:53
And if you place the salamander on the ground,
105
293440
2176
イモリを地面に置くと
04:55
it switches to what's called a walking trot gait.
106
295640
2336
速足歩行モードに切り替わります
04:58
In this case, you have nice periodic activation of the limbs
107
298000
2863
手足を上手に周期的に連携させます
05:00
which are very nicely coordinated
108
300887
1609
つまり 定常的な波の様に
05:02
with this standing wave undulation of the body,
109
302520
2656
身体をうねらせるのです
05:05
and that's exactly the gait that you are seeing here on Pleurobot.
110
305200
3656
まさにこの動きを プルーロボットで見ることができます
05:08
Now, one thing which is very surprising and fascinating in fact
111
308880
2976
とても驚くべき かつ素晴らしいことは
05:11
is the fact that all this can be generated just by the spinal cord and the body.
112
311880
4136
この動きが脊髄と胴体の間だけで 行われていることです
05:16
So if you take a decerebrated salamander --
113
316040
2000
もし イモリの脳を除去しても ―
05:18
it's not so nice but you remove the head --
114
318064
2016
ぞっとしますが 頭を切り離してしまっても
05:20
and if you electrically stimulate the spinal cord,
115
320104
2672
脊髄に電気刺激を与えると
05:22
at low level of stimulation this will induce a walking-like gait.
116
322800
3256
低レベルの刺激により 歩行モードが誘発されます
05:26
If you stimulate a bit more, the gait accelerates.
117
326080
2456
刺激を少し強くすると 加速します
05:28
And at some point, there's a threshold,
118
328560
1896
ある限界点に達すると
05:30
and automatically, the animal switches to swimming.
119
330480
2536
自動的に 水泳モードに切り替わります
05:33
This is amazing.
120
333040
1376
素晴らしいことです
05:34
Just changing the global drive,
121
334440
1496
刺激を変えると
05:35
as if you are pressing the gas pedal
122
335960
1736
まるで変調信号を脊髄へと下達させる
05:37
of descending modulation to your spinal cord,
123
337720
2136
ペダルを踏んだかのように
05:39
makes a complete switch between two very different gaits.
124
339880
3000
全く異なる動きの 2つのモードが切り替わります
05:44
And in fact, the same has been observed in cats.
125
344440
2576
同様なことがネコでも観察されています
05:47
If you stimulate the spinal cord of a cat,
126
347040
2016
ネコの脊髄を刺激すると
05:49
you can switch between walk, trot and gallop.
127
349080
2216
歩行、速足、駆け足のモードが 切り替わります
05:51
Or in birds, you can make a bird switch between walking,
128
351320
2736
鳥でも切り替えが可能です
05:54
at a low level of stimulation,
129
354080
1456
弱い刺激では歩き
05:55
and flapping its wings at high-level stimulation.
130
355560
2816
強い刺激では 羽をはばたかせます
05:58
And this really shows that the spinal cord
131
358400
2016
脊髄が実に精巧な
06:00
is a very sophisticated locomotion controller.
132
360440
2416
運動制御器官であることを 示しています
06:02
So we studied salamander locomotion in more detail,
133
362880
2456
我々はイモリの動きを もっと詳しく調べました
06:05
and we had in fact access to a very nice X-ray video machine
134
365360
3096
実に素晴らしいX線動画撮影装置を ドイツのイェーナ大学の
06:08
from Professor Martin Fischer in Jena University in Germany.
135
368480
3576
マーティン・フィッシャー教授に 使わせて頂きました
06:12
And thanks to that, you really have an amazing machine
136
372080
2576
この素晴らしい装置のおかげで
06:14
to record all the bone motion in great detail.
137
374680
2456
骨の動きを詳細に 記録することが出来ました
06:17
That's what we did.
138
377160
1256
こんなことを行ったのです
06:18
So we basically figured out which bones are important for us
139
378440
3176
どの骨が重要な働きを しているのかが分かりました
06:21
and collected their motion in 3D.
140
381640
3016
また 動きを3次元的に記録しました
06:24
And what we did is collect a whole database of motions,
141
384680
2696
我々が集めたデータは 陸上、水中の両方における
06:27
both on ground and in water,
142
387400
1656
網羅的なデータベース ―
06:29
to really collect a whole database of motor behaviors
143
389080
2484
本物の動物の動きをとらえた
06:31
that a real animal can do.
144
391589
1244
包括的なデータベースです
06:32
And then our job as roboticists was to replicate that in our robot.
145
392858
3150
さて 我々ロボット研究家の役目は ロボットでこれを再現することです
06:36
So we did a whole optimization process to find out the right structure,
146
396033
3383
動きを出来るだけ忠実に再現するために
06:39
where to place the motors, how to connect them together,
147
399440
2656
モーターの位置や それらのつなぎ方まで
06:42
to be able to replay these motions as well as possible.
148
402120
2880
適切な構造を見出すべく 全過程を最適化しました
06:45
And this is how Pleurobot came to life.
149
405680
2360
このようにしてプルーロボットが 実現しました
06:49
So let's look at how close it is to the real animal.
150
409200
2416
どれほど本物の動物に動きが似ているか ご覧ください
06:52
So what you see here is almost a direct comparison
151
412960
2496
本物の動物とプルーロボットの歩行を
06:55
between the walking of the real animal and the Pleurobot.
152
415480
2696
直接的に比較しながら 見ることができます
06:58
You can see that we have almost a one-to-one exact replay
153
418200
2736
歩行の様子を 一挙手一投足で
07:00
of the walking gait.
154
420960
1256
再現することが出来ます
07:02
If you go backwards and slowly, you see it even better.
155
422240
2600
元に戻して ゆっくりと再生すると もっと良く分るでしょう
07:07
But even better, we can do swimming.
156
427520
2376
さらに 泳ぐことも出来ます
07:09
So for that we have a dry suit that we put all over the robot --
157
429920
3016
ドライスーツを準備して ロボットをすっぽり覆いました
07:12
(Laughter)
158
432960
1096
(笑)
07:14
and then we can go in water and start replaying the swimming gaits.
159
434080
3176
水の中に入って 泳ぎを再現させましょう
07:17
And here, we were very happy, because this is difficult to do.
160
437280
3336
我々は歓喜しました とても難しいことでしたからね
07:20
The physics of interaction are complex.
161
440640
2216
物理的な相互作用はとても複雑です
07:22
Our robot is much bigger than a small animal,
162
442880
2416
我々のロボットは 小動物に比べてずっと大型なので
07:25
so we had to do what's called dynamic scaling of the frequencies
163
445320
3056
周波数の動的スケーリングなるものを行い
07:28
to make sure we had the same interaction physics.
164
448400
2336
等価の物理的相互作用が 得られるようにしました
07:30
But you see at the end, we have a very close match,
165
450760
2416
ついに ご覧のとおり 見事に真似ることが出来ました
07:33
and we were very, very happy with this.
166
453200
1880
我々は本当に喜びました
07:35
So let's go to the spinal cord.
167
455480
2216
脊髄のお話をします
07:37
So here what we did with Jean-Marie Cabelguen
168
457720
2296
ジャン=マリエ・カベルゲンと共に
07:40
is model the spinal cord circuits.
169
460040
2240
脊髄神経回路をモデル化しました
07:43
And what's interesting is that the salamander
170
463040
2136
興味深いことにイモリは とても原始的な神経回路をもっており
07:45
has kept a very primitive circuit,
171
465200
1620
興味深いことにイモリは とても原始的な神経回路をもっており
07:46
which is very similar to the one we find in the lamprey,
172
466844
2652
これは ウナギに似た原始的な魚類である ヤツメウナギに
07:49
this primitive eel-like fish,
173
469520
1976
我々が見出したものと 非常に似ています
07:51
and it looks like during evolution,
174
471520
1736
進化の過程で
07:53
new neural oscillators have been added to control the limbs,
175
473280
2936
脚の動作のために 肢を制御する新たな神経発振器が
07:56
to do the leg locomotion.
176
476240
1416
加えられたかのようです
07:57
And we know where these neural oscillators are
177
477680
2176
この神経発振器の在り処は 分かっていますが
07:59
but what we did was to make a mathematical model
178
479880
2256
我々が行ったことは
08:02
to see how they should be coupled
179
482160
1616
陸水における全く異なった動きを
08:03
to allow this transition between the two very different gaits.
180
483800
2936
可能にする 連動の仕組みの 数学モデルを作ることでした
08:06
And we tested that on board of a robot.
181
486760
2560
発振器をロボットに搭載して 試してみました
08:09
And this is how it looks.
182
489680
1200
こんな感じです
08:18
So what you see here is a previous version of Pleurobot
183
498920
3016
ご覧になっているのは プルーロボットの前バージョンですが
08:21
that's completely controlled by our spinal cord model
184
501960
3096
ロボットに搭載した 脊髄モデルプログラムによって
08:25
programmed on board of the robot.
185
505080
1600
完全に制御されています
08:27
And the only thing we do
186
507280
1216
我々は単に
08:28
is send to the robot through a remote control
187
508520
2176
リモコンで2つの信号を送信するだけで
08:30
the two descending signals it normally should receive
188
510720
2496
これは 脳の上部から下達される
08:33
from the upper part of the brain.
189
513240
1600
信号のようなものです
08:35
And what's interesting is, by playing with these signals,
190
515480
2696
興味深いことに これらの信号だけで
08:38
we can completely control speed, heading and type of gait.
191
518200
2800
スピード、方向や動きの種類を 完全に制御することが出来ます
08:41
For instance,
192
521600
1216
例えば
08:42
when we stimulate at a low level, we have the walking gait,
193
522840
3576
弱い刺激を与えると 歩行を行い
08:46
and at some point, if we stimulate a lot,
194
526440
1976
刺激を強くしていくと ある時点で
08:48
very rapidly it switches to the swimming gait.
195
528440
2160
突然 水泳モードに切り替わります
08:51
And finally, we can also do turning very nicely
196
531480
2216
方向転換もとてもスマートにできます
08:53
by just stimulating more one side of the spinal cord than the other.
197
533720
3520
脊髄の一方の側を 他方より強く刺激するだけでよいのです
08:58
And I think it's really beautiful
198
538200
1616
とても素晴らしいことに
08:59
how nature has distributed control
199
539840
2256
自然は脊髄に
09:02
to really give a lot of responsibility to the spinal cord
200
542120
2856
制御の多くを任せており
09:05
so that the upper part of the brain doesn't need to worry about every muscle.
201
545000
3656
脳の上部が個々の筋肉の制御に 煩わせられることがありません
09:08
It just has to worry about this high-level modulation,
202
548680
2536
脳は高レベルの変調だけを行い
09:11
and it's really the job of the spinal cord to coordinate all the muscles.
203
551240
3576
脊髄は全ての筋肉を連携させることを 役目としています
09:14
So now let's go to cat locomotion and the importance of biomechanics.
204
554840
3520
さてネコの動きと生物力学の大切さについて お話ししましょう
09:19
So this is another project
205
559080
1256
これは別のプロジェクトで
09:20
where we studied cat biomechanics,
206
560360
2416
ネコの生物力学を研究したものです
09:22
and we wanted to see how much the morphology helps locomotion.
207
562800
3896
形態が運動の助けになることを 見てみたいと思っていました
09:26
And we found three important criteria in the properties,
208
566720
3616
ネコには ― 基本的に肢には 3つの重要な性質があることが
09:30
basically, of the limbs.
209
570360
1320
分かりました
09:32
The first one is that a cat limb
210
572320
1976
まず最初に ネコの肢は
09:34
more or less looks like a pantograph-like structure.
211
574320
2696
パンタグラフのような構造を しています
09:37
So a pantograph is a mechanical structure
212
577040
2216
パンタグラフは その上面と下面を
09:39
which keeps the upper segment and the lower segments always parallel.
213
579280
3400
常に平行に保つような 機械的構造です
09:43
So a simple geometrical system that kind of coordinates a bit
214
583600
3096
その内部のパーツの動きを 連動させるような
09:46
the internal movement of the segments.
215
586720
1816
単純な幾何学的なシステムです
09:48
A second property of cat limbs is that they are very lightweight.
216
588560
3056
ネコの肢の2つ目の性質は とても軽量に出来ていることです
09:51
Most of the muscles are in the trunk,
217
591640
1856
ほとんどの筋肉は胴体にあります
09:53
which is a good idea, because then the limbs have low inertia
218
593520
2896
肢の慣性力を下げて
09:56
and can be moved very rapidly.
219
596440
1776
素早く動くのに好都合です
09:58
The last final important property is this very elastic behavior of the cat limb,
220
598240
3816
ネコの肢の重要な3つ目の性質は とても弾力的であることで
10:02
so to handle impacts and forces.
221
602080
2656
衝撃や外力への対応を容易にします
10:04
And this is how we designed Cheetah-Cub.
222
604760
2336
これを チーター・カブに 取り込んでみました
10:07
So let's invite Cheetah-Cub onstage.
223
607120
2200
チーター・カブ 舞台へどうぞ
10:14
So this is Peter Eckert, who does his PhD on this robot,
224
614160
3656
彼はピーター・エッカートで このロボットについて博士論文を書いています
10:17
and as you see, it's a cute little robot.
225
617840
2056
ご覧のとおり 小さくて可愛いロボットですね
10:19
It looks a bit like a toy,
226
619920
1256
小さなおもちゃのようですが
10:21
but it was really used as a scientific tool
227
621200
2056
ネコの脚の性質を調べるための
10:23
to investigate these properties of the legs of the cat.
228
623280
3296
科学的道具として使われたのです
10:26
So you see, it's very compliant, very lightweight,
229
626600
2616
とても従順で 軽量
10:29
and also very elastic,
230
629240
1256
しかも 弾力的です
10:30
so you can easily press it down and it will not break.
231
630520
2776
押しつけても 壊れることもなく
10:33
It will just jump, in fact.
232
633320
1456
少し跳びはねます
10:34
And this very elastic property is also very important.
233
634800
2880
この弾力性がとても重要です
10:39
And you also see a bit these properties
234
639160
1896
脚の3つのパーツには
10:41
of these three segments of the leg as pantograph.
235
641080
2400
パンタグラフとしての性質が 見てとれます
10:44
Now, what's interesting is that this quite dynamic gait
236
644280
2776
面白いことに このとてもダイナミックな動きが
10:47
is obtained purely in open loop,
237
647080
1896
オープン・ループだけで ― つまり
10:49
meaning no sensors, no complex feedback loops.
238
649000
3136
センサーも 複雑なフィードバック回路もなく 達成されていることです
10:52
And that's interesting, because it means
239
652160
2416
これは興味深いことで
10:54
that just the mechanics already stabilized this quite rapid gait,
240
654600
4016
力学的な構造だけで この素早い動きを 安定化させており
10:58
and that really good mechanics already basically simplify locomotion.
241
658640
4176
本当に優れた力学的構造は 基本的に動作を単純化しているのです
11:02
To the extent that we can even disturb a bit locomotion,
242
662840
3296
次のビデオでは 動作を少し乱したらどうなるか
11:06
as you will see in the next video,
243
666160
1656
ご覧いただきましょう
11:07
where we can for instance do some exercise where we have the robot go down a step,
244
667840
3896
一例として ロボットが段差を降りていく練習ですが
11:11
and the robot will not fall over,
245
671760
1616
ロボットはつまずきません
11:13
which was a surprise for us.
246
673400
1576
私たちにとって これは驚きでした
11:15
This is a small perturbation.
247
675000
1416
これは ちょっとした乱れです
11:16
I was expecting the robot to immediately fall over,
248
676440
2416
センサーも敏速な フィードバック回路もないので
11:18
because there are no sensors, no fast feedback loop.
249
678880
2436
ロボットはすぐに転ぶだろうと 思っていました
11:21
But no, just the mechanics stabilized the gait,
250
681340
2196
しかし 動作は力学的に安定化されており
11:23
and the robot doesn't fall over.
251
683560
1576
ロボットは転びません
11:25
Obviously, if you make the step bigger, and if you have obstacles,
252
685160
3136
もちろん 段差が大きくなったり 障害物があれば
11:28
you need the full control loops and reflexes and everything.
253
688320
3656
完全な制御ループ、反射行動といったものが 必要となります
11:32
But what's important here is that just for small perturbation,
254
692000
2936
ここで重要なことは 小さな乱れに対応するだけならば
11:34
the mechanics are right.
255
694960
1496
力学的対応で十分だということです
11:36
And I think this is a very important message
256
696480
2096
これは生物力学、ロボット工学から
11:38
from biomechanics and robotics to neuroscience,
257
698600
2191
神経科学までに共通した 重要なメッセージ ―
11:40
saying don't underestimate to what extent the body already helps locomotion.
258
700815
4680
動作において身体自体の役割を 過小評価してはならないということです
11:47
Now, how does this relate to human locomotion?
259
707440
2160
では ヒトの動きとの関係は?
11:49
Clearly, human locomotion is more complex than cat and salamander locomotion,
260
709960
3640
明らかに ヒトの動きは ネコやイモリよりも複雑ですが
11:54
but at the same time, the nervous system of humans is very similar
261
714360
3136
神経回路そのものは 他の脊椎動物のものと
11:57
to that of other vertebrates.
262
717520
1576
ほとんど同じです
11:59
And especially the spinal cord
263
719120
1456
特に脊髄は
12:00
is also the key controller for locomotion in humans.
264
720600
2640
ヒトの動きの重要な制御を担っています
12:03
That's why, if there's a lesion of the spinal cord,
265
723760
2416
だから脊髄の損傷は
12:06
this has dramatic effects.
266
726200
1496
著しい障害をもたらします
12:07
The person can become paraplegic or tetraplegic.
267
727720
2776
対麻痺や四肢麻痺が起きます
12:10
This is because the brain loses this communication
268
730520
2376
それは 脳が脊髄との情報伝達を
12:12
with the spinal cord.
269
732920
1256
失うためです
12:14
Especially, it loses this descending modulation
270
734200
2216
詳しく言えば 変調信号を下達し
12:16
to initiate and modulate locomotion.
271
736440
1920
動作を始めることが 出来なくなるのです
12:19
So a big goal of neuroprosthetics
272
739640
1696
神経機能代替装置の目的は
12:21
is to be able to reactivate that communication
273
741360
2376
電気的 もしくは 化学的刺激により
12:23
using electrical or chemical stimulations.
274
743760
2440
情報伝達を再活性化することです
12:26
And there are several teams in the world that do exactly that,
275
746840
2936
EPFL( スイス連邦工科大学 ローザンヌ校)など 世界中の
12:29
especially at EPFL.
276
749800
1216
いくつかのチームが研究しています
12:31
My colleagues Grégoire Courtine and Silvestro Micera,
277
751040
2496
私はグレゴワー・コクティンや シルベストロ・ミチャーと
12:33
with whom I collaborate.
278
753560
1240
共同で研究を進めています
12:35
But to do this properly, it's very important to understand
279
755960
3096
正しい方法で研究するために 大切なことは
12:39
how the spinal cord works,
280
759080
1736
脊髄の仕組み
12:40
how it interacts with the body,
281
760840
1696
脊髄と身体の相互作用
12:42
and how the brain communicates with the spinal cord.
282
762560
2480
脳が脊髄と情報伝達する仕組みを 理解することです
12:45
This is where the robots and models that I've presented today
283
765800
2896
今日ご紹介した ロボットやモデルが
12:48
will hopefully play a key role
284
768720
1896
この重要な目的達成において
12:50
towards these very important goals.
285
770640
2656
鍵となる役目を果たすことを願っています
12:53
Thank you.
286
773320
1216
有難うございました
12:54
(Applause)
287
774560
4560
(拍手)
13:04
Bruno Giussani: Auke, I've seen in your lab other robots
288
784100
2636
ブルーノ・ジュサーニ: アウケ あなたの研究室で
13:06
that do things like swim in pollution
289
786760
2456
汚染された水の中を泳ぎ
13:09
and measure the pollution while they swim.
290
789240
2456
汚染度を測定するロボットを 目にしました
13:11
But for this one,
291
791720
1216
でも このロボットは
13:12
you mentioned in your talk, like a side project,
292
792960
3480
捜索や救出に応用できると あなたはトークで
13:17
search and rescue,
293
797640
1216
お話になりました
13:18
and it does have a camera on its nose.
294
798880
2176
事実 鼻にカメラが取り付けられています
13:21
Auke Ijspeert: Absolutely. So the robot --
295
801080
2496
アウケ・エイスペールト: 全くその通りです
13:23
We have some spin-off projects
296
803600
1429
副産物的なプロジェクトで
13:25
where we would like to use the robots to do search and rescue inspection,
297
805053
3443
ロボットを捜索や救出のための調査に 使おうとしています
13:28
so this robot is now seeing you.
298
808520
1576
今ロボットがあなたを見ています
13:30
And the big dream is to, if you have a difficult situation
299
810120
3176
私の夢は 皆さんが危機に遭遇しているとき ―
13:33
like a collapsed building or a building that is flooded,
300
813320
3616
崩壊したビルや 浸水したビルの中など
13:36
and this is very dangerous for a rescue team or even rescue dogs,
301
816960
3336
レスキュー隊やレスキュー犬にとってさえも 危険な場所に
13:40
why not send in a robot that can crawl around, swim, walk,
302
820320
2896
ロボットを送り込み はって進み、泳ぎ、歩き
13:43
with a camera onboard to do inspection and identify survivors
303
823240
3176
搭載したカメラで中を調べ 生存者を見つけ
13:46
and possibly create a communication link with the survivor.
304
826440
2776
しかも生存者との通信を 可能にさせることです
13:49
BG: Of course, assuming the survivors don't get scared by the shape of this.
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3576
ブルーノ:生存者がこの姿を見て 恐れをなさなければいいですね
13:52
AI: Yeah, we should probably change the appearance quite a bit,
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アウケ:外見はちょっと 変えるべきかもしれませんね
13:56
because here I guess a survivor might die of a heart attack
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食べられてしまうんではないかと 恐怖におののき
13:59
just of being worried that this would feed on you.
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心臓まひで亡くなってしまうかも しれませんからね
14:01
But by changing the appearance and it making it more robust,
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でも 外見を変え もっとしっかりしたものを作れば
14:04
I'm sure we can make a good tool out of it.
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きっと便利なツールに 仕上がることでしょう
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BG: Thank you very much. Thank you and your team.
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ブルーノ:チームの皆さんも含め どうも有難うございました
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