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

번역: Jihyeon J. Kim 검토: JongEok Yang

My students and I work on very tiny robots.

저와 제 학생들은 초소형 로봇을 연구합니다.

Now, you can think of these as robotic versions

이것을 보시면 여러분 모두에게 친숙한

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

개미를 로봇으로 만들었구나 하고 생각하실 겁니다.

개미나 다른 곤충들이 이 정도 크기에서

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

can do some pretty incredible things.

대단한 일을 하는 걸 모두 압니다.

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

우리는 개미떼나 그런 곤충이

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

가령 소풍에서 감자칩을 들고 가는 걸 본적이 있습니다.

But what are the real challenges of engineering these ants?

이런 개미를 만들 때 실제 어려움이 무엇일까요?

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

먼저 개미의 능력을 같은 크기의 로봇에서

in a robot at the same size scale?

어떻게 구현할 수 있을까요?

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

우선은 이렇게 작은 데도

어떻게 움직이게 할지를 알아내야 합니다.

when they're so small.

We need mechanisms like legs and efficient motors

저희는 이동력을 유지하기 위한 다리나

효율적인 모터같은 장치가 필요합니다.

in order to support that locomotion,

and we need the sensors, power and control

그리고 반지능적인 개미 로봇의 모든 부분이 함께 움직이도록

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

센서, 동력, 통제력이 필요합니다.

And finally, to make these things really functional,

마지막으로 이것을 제대로 작동하게 하려면

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

좀더 큰 일을 할 수 있게 모든 부분들이 협력해야 합니다.

So I'll start with mobility.

이동성부터 시작하겠습니다.

Insects move around amazingly well.

곤충은 놀랍게 잘 움직입니다.

This video is from UC Berkeley.

UC버클리에서 온 영상입니다.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

바퀴벌레가 엄청나게 거친 지형을 넘어지지도 않고 움직이죠.

without tipping over,

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

이게 가능한 것이 다리가 튼튼한 물질로 되어 있는데

which is what we traditionally use to make robots,

통상적으로 로봇과 부드러운 물질을 만들 때 쓰는 겁니다.

and soft materials.

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

도약하기는 몸집이 작을 때 움직일 수 있는 놀라운 방법입니다.

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

이 곤충들은 스프링에 에너지를 모으고 아주 재빨리 해방시켜

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

가령 물 밖으로 나오도록 도약하는데 필요한 높은 힘을 얻습니다.

So one of the big contributions from my lab

제 연구실에서 얻은 큰 성과중 하나가

has been to combine rigid and soft materials

견고한 물질과 부드러운 물질을

in very, very small mechanisms.

극히 작은 장치로 조합하는 겁니다.

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

이 도약 장치는 한 쪽이 4 밀리미터로 매우 작습니다.

so really tiny.

여기서 딱딱한 물질은 실리콘이고 부드러운 것은 실리콘 고무입니다.

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

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

기본 원리는 이것을 압축해서

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

에너지를 스프링에 모으고 그 다음에 도약하도록 놓는 겁니다.

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

여기에 모터나 동력은 지금 없습니다.

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

이 행동은 제 연구실에서

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"핀셋을 든 대학원생"이 가동합니다.(웃음)

So what you'll see in the next video

다음 영상에서 보실 것인데, 이 친구가 엄청나게 잘 뜁니다.

is this guy doing amazingly well for its jumps.

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

핀셋을 든 바로 그 대학원생인 아론인데요

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

여기서 보시는 4밀리미터 크기의 장치가

jumping almost 40 centimeters high.

거의 40 센티미터 높이를 뜁니다. 거의 자기 길이의 100배죠.

That's almost 100 times its own length.

And it survives, bounces on the table,

그리고도 끄떡없습니다. 탁자에서 튕깁니다.

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

엄청나게 튼튼해서 우리가 분실하지만 않으면 매우 잘 견딥니다.

because it's very tiny.

너무 작으니까요. (웃음)

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

궁극적으로 저희는 여기에 모터를 달고 싶습니다.

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

최종적으로 작으면서 스스로 움직이는 로봇을 만들기 위해

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

연구실에 밀리미터 크기의 모터 작업을 하는 학생이 있습니다.

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

이런 규모에서 움직이는 이동성을 살펴 보려면

we're cheating and using magnets.

자석의 힘을 역이용하거나 그대로 사용합니다.

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

초소형 로봇의 다리 부분이 어떤지 보이실 겁니다.

and you can see the silicone rubber joints

실리콘 고무 관절이 보이시죠.

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

거기에 내장된 자석이 외부 자기장에 의해 움직이고 있습니다.

by an external magnetic field.

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

이것이 먼저 보여드린 로봇으로 이어집니다.

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

이 로봇이 우리에게 알려주는 흥미로운 것은

is how insects move at this scale.

이런 규모에서 곤충이 움직이는 방식을 알도록 돕습니다.

We have a really good model for how everything

바퀴벌레에서 코끼리까지 어떻게 움직이는지

from a cockroach up to an elephant moves.

보여주는 훌륭한 모형이 있습니다.

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

우리는 모두 뛸 때 약간 통통 튀면서 움직입니다.

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

제가 매우 작다면 제 발과 땅 사이의 힘이

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

제 질량보다 더욱 이동성에 영향을 줄겁니다.

which is what causes that bouncy motion.

그것이 튀는 움직임을 일으키죠.

So this guy doesn't work quite yet,

이 친구는 잘 하지 못했지만

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

뛰어 돌아다니는 약간 큰 형태를 만들었습니다.

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

한 변이 1센티미터인 약 1입방센티미터 정도로

크기가 매우 작습니다.

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

이것을 1초에 10몸 길이만큼 뛰게 했습니다.

so 10 centimeters per second.

그러니까 초당 10센티미터인거죠.

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

이렇게 작은 친구에겐 무척 빠른 겁니다.

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

이건 제한적인 시험 단계이고요.

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

이것이 어떻게 작동하는지 생각하게 합니다.

3D 프린트 형태로도 이것을 만들어서 앞서 보신 것 같은 바퀴벌레같이

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

a lot like the cockroach that you saw earlier.

장애물도 넘을 수 있습니다.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

그러나 최종적으로 저희는 모든 것이 탑재된 로봇을 원합니다.

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

감지, 동력, 통제, 움직임 전부 함께 말입니다.

and not everything needs to be bio-inspired.

모든 것이 생체와 관련될 필요는 없습니다.

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

이 로봇은 틱택사탕 정도의 크기입니다.

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

이 경우에는 움직임을 위한 자석이나 근육대신에

we use rockets.

로켓을 씁니다.

So this is a micro-fabricated energetic material,

이것은 초소형의 강력한 물질입니다.

and we can create tiny pixels of this,

매우 작은 화소로 만들 수 있습니다.

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

이 화소 하나를 로봇 배 위에 두면

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

빛의 증가를 감지할 때 도약을 할 겁니다.

So the next video is one of my favorites.

다음 영상은 제가 가장 좋아하는 것인데요.

So you have this 300-milligram robot

300밀리그램 로봇이

jumping about eight centimeters in the air.

공중에서 8센티미터를 뜁니다.

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

크기가 겨우 7밀리미터 4륜구동 인데요.

And you'll see a big flash at the beginning

동력이 들어오는 초기에 큰 번쩍임을 보실 겁니다.

when the energetic is set off,

and the robot tumbling through the air.

로봇이 공중에서 구릅니다.

So there was that big flash,

그래서 저렇게 번쩍이는 것인데

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

공중으로 로봇이 도약하는 게 보이실 겁니다.

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

여기엔 한계 범위도 없고 이것에 연결된 줄도 없고,

Everything is onboard, and it jumped in response

모든 게 탑재되어 있어서

옆에 있는 책상 불빛을 켜면 반응하여 뜁니다.

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

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

여러분은 아마 우리가 이런 크기에서 뛰고, 기고,

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

도약하고, 구르는 로봇들을 가지고 온갖 신나는 일을 하겠구나 하시겠지만

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

지진같은 자연재해 후에 잔해들이 있다고 상상해 보십시오.

Imagine these small robots running through that rubble

이 작은 로봇들이 생존자를 찾기 위해

to look for survivors.

그 잔해 속을 돌아다니는 겁니다.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

아니면 교량이 안전한지 이 로봇이 돌아다니면서

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

검사하는 것을 상상해 보세요.

so you don't get collapses like this,

이런 붕괴사고가 일어나지 않도록 말입니다

which happened outside of Minneapolis in 2007.

미네폴리스 외곽에서 2007년에 벌어졌죠.

Or just imagine what you could do

여러분의 혈액 속을 돌아 다니는

if you had robots that could swim through your blood.

로봇이 있다면 어떻겠습니까.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

그렇죠? 아이작 아시모프의 "환상적인 여행"인 겁니다.

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

아예 절개수술을 할 필요가 없죠.

Or we could radically change the way we build things

건축방식을 혁신적으로 바꿀 수도 있습니다.

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

만약 흰개미 무리처럼 작업할 수 있는 작은 로봇이 있다면

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

8미터짜리 둔덕을 지을 수 있는데

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

아프리카나 호주의 다른 종류의 흰개미 무리가 사는 통풍이 잘 되는

in Africa and Australia.

아파트를 짓는 것이지요.

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

이 소형로봇을 가지고 할 수 있는 가능성들을

of what we can do with these small robots.

여러분께 보여드렸는데요.

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

갈 길이 멀긴 하지만 발전해 오고 있습니다.

and hopefully some of you can contribute to that destination.

여러분도 그 최종성과에 공헌하실 수 있길 바랍니다.

Thanks very much.

대단히 감사합니다.

(박수)(환호)

(Applause)