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

Tłumaczenie: Agata Pruszynska Korekta: Małgorzata Ciborska

My students and I work on very tiny robots.

Razem ze studentami pracuję nad bardzo małymi robotami.

Now, you can think of these as robotic versions

Wyobraźcie sobie zautomatyzowaną wersję

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

znanej wszystkim mrówki.

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

Mrówki i inne owady tej wielkości

can do some pretty incredible things.

mogą robić niesamowite rzeczy.

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

Wszyscy widzieliśmy grupę mówek

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

przenoszącą frytkę podczas pikniku.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Jakie są jednak prawdziwe wyzwania konstruowania takich mrówek?

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

Po pierwsze, jak uzyskać umiejętności mrówki

in a robot at the same size scale?

w robocie tej samej wielkości?

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

Najpierw trzeba sprawić,

żeby te małe roboty mogły się poruszać.

when they're so small.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Potrzeba mechanizmów takich jak nogi i silniki,

in order to support that locomotion,

żeby umożliwić ruch.

Potrzeba również czujników i energii,

and we need the sensors, power and control

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

by uzyskać na wpół inteligentnego robota-mrówkę.

And finally, to make these things really functional,

Wszystkie wymienione czujniki i mechanizmy

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

muszą ze sobą współgrać, by robot działał.

So I'll start with mobility.

Zacznijmy od mobilności.

Insects move around amazingly well.

Owady poruszają się zadziwiająco dobrze.

This video is from UC Berkeley.

Na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

nagrano karalucha chodzącego po nierównym terenie.

without tipping over,

Owad się nie przewraca,

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

dlatego że jego nogi to mieszanka sztywnych i miękkich materiałów.

which is what we traditionally use to make robots,

Sztywne materiały są tradycyjnie

and soft materials.

używane do budowy robotów.

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

Małe stworzenia poruszają się też skokami.

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

Owady zatrzymują energię w skoku i uwalniają ją bardzo szybko,

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

żeby móc na przykład wyskoczyć z wody.

So one of the big contributions from my lab

Jednym z dużych osiągnięć mojej pracowni

has been to combine rigid and soft materials

jest połączenie sztywnych i miękkich materiałów

in very, very small mechanisms.

w bardzo małych mechanizmach.

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

Ten skaczący mechanizm jest maleńki,

so really tiny.

mierzy z boku tylko 4 milimetry.

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

Sztywnym materiałem jest krzem, miękkim - guma silikonowa.

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

Łączymy ze sobą te materiały, następnie zatrzymujemy energię

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

w sprężynach i uwalniamy ją przy skoku.

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

Nie ma żadnego silnika ani zasilania.

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

Uruchamiamy metodę, którą nazywamy w laboratorium

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"doktorant z pęsetą". (Śmiech)

So what you'll see in the next video

Zobaczycie na następnym wideo,

is this guy doing amazingly well for its jumps.

że robotowi skoki idą świetnie.

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

To jest Aaron, doktorant z pęsetą, o którym była mowa.

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

Widać 4-milimetrowy mechanizm,

jumping almost 40 centimeters high.

skaczący na wysokość niemal 40 cm.

That's almost 100 times its own length.

To prawie stokrotność jego długości.

And it survives, bounces on the table,

Mechanizm jest niezwykle sprężysty.

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

Nie szkodzi mu odbijanie się od stołu.

because it's very tiny.

Radzi sobie nieźle, aż go tracimy, bo jest taki maleńki.

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

Ostatecznie chcemy dodać do robota silniki.

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

Studenci pracują w laboratorium nad milimetrowymi silnikami,

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

żeby scalić je z małymi, niezależnymi robotami.

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

Jednak żeby obserwować mobilność i ruch w tej skali,

we're cheating and using magnets.

oszukujemy z pomocą magnesów.

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

To pokazuje, co ostatecznie będzie częścią mikro-nogi robota.

and you can see the silicone rubber joints

Widać złączenia z silikonowej gumy

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

i osadzony magnes, który porusza się

by an external magnetic field.

za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego.

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

Dochodzimy do robota, którego pokazałam wcześniej.

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

Interesujące, że ten robot może pomóc nam zrozumieć,

is how insects move at this scale.

jak poruszają się owady takiej skali.

Mamy dobry model pokazujący, jak poruszają się zwierzęta,

We have a really good model for how everything

from a cockroach up to an elephant moves.

od karalucha aż po słonia.

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

Podczas biegu poruszamy się sprężyście.

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

Jednak przy bardzo małych rozmiarach siły między stopami a podłożem

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

bardziej niż masa oddziałują na ruchliwość.

which is what causes that bouncy motion.

To powoduje sprężysty ruch.

So this guy doesn't work quite yet,

Ten robot jeszcze nie działa,

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

ale mamy nieco większego, który biega.

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

To bardzo niewielki, około 1-centymetrowy sześcian,

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

który potrafi przebiec 10 długości swojego ciała na sekundę,

so 10 centimeters per second.

co daje 10 cm na sekundę.

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

Całkiem szybko, jak na małego robota.

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

Jego ruch jest ograniczony przez ustawienia testu.

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

Teraz macie pewne pojęcie, jak to działa.

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

Możemy również stworzyć trójwymiarową, drukowaną wersję, pokonującą przeszkody;

a lot like the cockroach that you saw earlier.

coś na kształt karalucha, którego widzieliście wcześniej.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Ostatecznie chcemy umieścić wszystkie te funkcje w robocie.

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

Potrzeba czujników, energii, sterowania oraz uruchomienia.

and not everything needs to be bio-inspired.

Nie wszystko musi być oparte na biologii.

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

To jest robot wielkości Tic Taca.

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

Do jego poruszania zamiast magnesów czy mięśni

we use rockets.

używamy rakiet.

So this is a micro-fabricated energetic material,

To mikroskopijny, dynamiczny materiał.

and we can create tiny pixels of this,

Możemy tworzyć maleńkie piksele

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

i umieszczać je na brzuchu robota.

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

Robot podskoczy, gdy wyczuje wzrost natężenia światła.

So the next video is one of my favorites.

To nagranie należy do moich ulubionych.

So you have this 300-milligram robot

Widać na nim 300-miligramowego robota,

jumping about eight centimeters in the air.

skaczącego w powietrze na wysokość 8 cm.

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

Mierzy zaledwie 4 na 4 na 7 milimetrów.

And you'll see a big flash at the beginning

Na początku widać błysk,

when the energetic is set off,

gdy uwalnia się energia,

and the robot tumbling through the air.

potem robot koziołkuje w powietrzu.

So there was that big flash,

Tu jest błysk.

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

Teraz widać, jak skacze w powietrzu.

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

Nie ma linek ani kabli mocujących.

Everything is onboard, and it jumped in response

Wszystko jest wewnątrz robota, który skacze,

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

kiedy student pstryka lampką.

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

Wyobraźcie sobie wszystkie świetne rzeczy,

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

jakie można robić z robotami,

które biegają i pełzają, skaczą i turlają się.

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

Wyobraźcie sobie gruzowisko po katastrofie takiej jak trzęsienie ziemi

Imagine these small robots running through that rubble

i te małe roboty przemierzające gruzowisko

to look for survivors.

w poszukiwaniu ocalałych.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Albo rój małych robotów na moście,

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

sprawdzających bezpieczeństwo,

so you don't get collapses like this,

żeby uniknąć takich katastrof,

which happened outside of Minneapolis in 2007.

jak zawalenie się mostu w Minneapolis w 2007 roku.

Or just imagine what you could do

Wyobraźcie sobie, co można osiągnąć

if you had robots that could swim through your blood.

dzięki robotom poruszającym się we krwi.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Jak "Fantastyczna podróż" Isaaca Asimova.

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

Albo roboty, które operują bez otwierania ciała,

Or we could radically change the way we build things

albo radykalnie zmienić budownictwo,

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

gdyby małe roboty mogły działać jak termity,

budujące niesamowite, 8-metrowe kopce,

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

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

czyli dobrze wentylowane wieżowce dla innych termitów

in Africa and Australia.

w Afryce i Australii.

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

Przedstawiłam kilka możliwości tego,

of what we can do with these small robots.

co można robić z małymi robotami.

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

Poczyniliśmy już pewne postępy, ale jeszcze wiele przed nami.

and hopefully some of you can contribute to that destination.

Mam nadzieję, że niektórzy z was się do tego przyczynią.

Thanks very much.

Dziękuję bardzo.

(Brawa)

(Applause)