The incredible potential of flexible, soft robots | Giada Gerboni

Tradutor: Marta Fernandes Revisora: Margarida Ferreira

So, robots.

Portanto, robôs.

Robots can be programmed

Os robôs podem ser programados

to do the same task millions of times with minimal error,

para fazerem a mesma tarefa milhentas vezes sem o mínimo erro,

something very difficult for us, right?

algo bastante difícil para nós, não é?

And it can be very impressive to watch them at work.

Pode ser bastante impressionante vê-los a trabalhar.

Look at them.

Olhem para eles.

I could watch them for hours.

Eu podia observá-los durante horas.

No?

Não é?

What is less impressive

O que é menos impressionante

is that if you take these robots out of the factories,

é que, se retirarmos estes robôs das fábricas,

where the environments are not perfectly known and measured like here,

para ambientes não tão perfeitamente conhecidos e medidos como aqui,

to do even a simple task which doesn't require much precision,

para fazerem uma tarefa simples que não requer muito rigor,

this is what can happen.

aconteceria isto.

I mean, opening a door, you don't require much precision.

Quer dizer, para abrir uma porta não é preciso tanta precisão.

(Laughter)

(Risos)

Or a small error in the measurements,

Ou um pequeno erro nas medidas

he misses the valve, and that's it --

e ele não acerta na válvula

(Laughter)

(Risos)

with no way of recovering, most of the time.

sem hipótese de recuperação, ma maior parte das vezes.

So why is that?

Porque é que é assim?

Well, for many years,

Bem, durante muitos anos,

robots have been designed to emphasize speed and precision,

os robôs têm sido concebidos para realçar a rapidez e a precisão,

and this translates into a very specific architecture.

e isso traduz-se numa arquitetura muito específica.

If you take a robot arm,

O braço de um robô

it's a very well-defined set of rigid links

é uma estrutura bem definida de ligações rígidas

and motors, what we call actuators,

e motores, a que chamamos atuadores,

they move the links about the joints.

que movem as ligações entre articulações.

In this robotic structure,

Nesta estrutura robótica,

you have to perfectly measure your environment,

temos que medir perfeitamente o ambiente,

so what is around,

o que está em volta,

and you have to perfectly program every movement

e temos que programar perfeitamente cada movimento

of the robot joints,

das articulações do robô,

because a small error can generate a very large fault,

porque um pequeno erro pode gerar uma grande falha,

so you can damage something or you can get your robot damaged

e podemos estragar alguma coisa ou até mesmo o robô

if something is harder.

se alguma coisa for mais rija.

So let's talk about them a moment.

Vamos falar deles um bocado.

And don't think about the brains of these robots

Não pensem nos cérebros destes robôs

or how carefully we program them,

nem como os programamos cuidadosamente,

but rather look at their bodies.

olhem apenas para os seus corpos.

There is obviously something wrong with it,

Há obviamente algo de errado com eles,

because what makes a robot precise and strong

porque o que torna um robô preciso e forte

also makes them ridiculously dangerous and ineffective in the real world,

também o torna ridiculamente perigoso e ineficaz no mundo real,

because their body cannot deform

porque o corpo não se pode deformar

or better adjust to the interaction with the real world.

nem ajustar-se para uma interação com o mundo real.

So think about the opposite approach,

Por isso, pensem na abordagem contrária,

being softer than anything else around you.

ser mais mole que tudo à nossa volta.

Well, maybe you think that you're not really able to do anything if you're soft,

Podem pensar que não conseguimos fazer nada se formos moles,

probably.

provavelmente.

Well, nature teaches us the opposite.

Mas a natureza ensinou-nos o contrário.

For example, at the bottom of the ocean,

Por exemplo, no fundo do oceano,

sob uma carga de milhares de quilos de pressão hidrostática,

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

a completely soft animal

um animal totalmente mole

can move and interact with a much stiffer object than him.

pode mover-se e interagir com coisas muito mais rijas que ele.

He walks by carrying around this coconut shell

Consegue transportar esta casca de coco

thanks to the flexibility of his tentacles,

graças à flexibilidade dos seus tentáculos,

which serve as both his feet and hands.

que servem tanto de pés como mãos.

And apparently, an octopus can also open a jar.

E parece que um polvo também consegue abrir um boião.

It's pretty impressive, right?

É impressionante, não é?

But clearly, this is not enabled just by the brain of this animal,

Obviamente, isto não é possível graças apenas ao cérebro do animal.

but also by his body,

mas também graças ao seu corpo,

and it's a clear example, maybe the clearest example,

e é um exemplo claro, talvez o exemplo mais claro,

of embodied intelligence,

de inteligência incorporada,

which is a kind of intelligence that all living organisms have.

que é um tipo de inteligência que todos os organismos vivos têm.

We all have that.

Todos a temos.

Our body, its shape, material and structure,

O nosso corpo, a sua forma, o seu material e a sua estrutura

plays a fundamental role during a physical task,

têm um papel fundamental durante uma tarefa física,

because we can conform to our environment

porque podemos adaptar-nos ao nosso ambiente

so we can succeed in a large variety of situations

de modo a termos sucesso em muitas situações

without much planning or calculations ahead.

sem grande planeamento ou cálculos prévios.

So why don't we put some of this embodied intelligence

Por isso, porque não pôr esta inteligência incorporada

into our robotic machines,

nas nossas máquinas robóticas,

to release them from relying on excessive work

para elas não dependerem de trabalho excessivo

on computation and sensing?

em cálculos ou sensações?

Well, to do that, we can follow the strategy of nature,

Podemos seguir a estratégia da natureza

because with evolution, she's done a pretty good job

porque, com a evolução, ela fez um excelente trabalho

in designing machines for environment interaction.

em conceber máquinas para interagir com o ambiente.

And it's easy to notice that nature uses soft material frequently

É fácil notar que a natureza usa material mole com frequência

and stiff material sparingly.

e material rijo com frugalidade.

And this is what is done in this new field of robotics,

Isto é o que se faz nesta nova área ou robótica

which is called "soft robotics,"

que se chama "robótica mole",

in which the main objective is not to make super-precise machines,

em que o principal objetivo não é fazer máquinas super precisas,

because we've already got them,

porque já as temos,

but to make robots able to face unexpected situations in the real world,

mas fazer robôs capazes de enfrentar situações inesperadas no mundo real,

so able to go out there.

capazes de ir lá para fora.

And what makes a robot soft is first of all its compliant body,

O que torna um robô mole é, primeiro que tudo, o seu corpo adequado,

which is made of materials or structures that can undergo very large deformations,

que é feito de materiais ou estruturas que podem sofrer grandes deformações,

so no more rigid links,

por isso não há ligações rígidas.

and secondly, to move them, we use what we call distributed actuation,

Em segundo lugar, para os movermos, usamos uma atuação distribuída,

so we have to control continuously the shape of this very deformable body,

para controlarmos continuamente a forma deste corpo deformável,

which has the effect of having a lot of links and joints,

o que tem o efeito de ter muitas ligações e articulações,

but we don't have any stiff structure at all.

mas não temos nenhuma estrutura rígida.

So you can imagine that building a soft robot is a very different process

Podem imaginar que construir um robô mole é completamente diferente

than stiff robotics, where you have links, gears, screws

de construir um robô rijo, em que temos engrenagens e parafusos

that you must combine in a very defined way.

que temos que combinar de uma forma precisa.

In soft robots, you just build your actuator from scratch

Nos robôs moles, construímos habitualmente o atuador

most of the time,

a partir do zero,

but you shape your flexible material

mas modelamos o material flexível

to the form that responds to a certain input.

na forma que corresponde a um certo contributo.

For example, here, you can just deform a structure

Aqui, por exemplo, podemos deformar uma estrutura

doing a fairly complex shape

fazendo uma forma relativamente complexa

if you think about doing the same with rigid links and joints,

se pensarmos em fazer o mesmo com ligações e articulações rígidas,

and here, what you use is just one input,

e aqui, o que usamos é apenas um contributo,

such as air pressure.

como a pressão do ar.

OK, but let's see some cool examples of soft robots.

Mas vamos ver alguns exemplos giros de robôs moles.

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

Este pequeno robô engraçado desenvolvido na Universidade de Harvard,

and he walks thanks to waves of pressure applied along its body,

que anda graças a ondas de pressão aplicadas em todo o corpo,

and thanks to the flexibility, he can also sneak under a low bridge,

e que, devido à sua flexibilidade, pode esgueirar-se sob uma ponte baixa,

keep walking,

continuando a andar,

and then keep walking a little bit different afterwards.

e depois, continuar a andar de modo um pouco diferente.

And it's a very preliminary prototype,

Este é um protótipo muito preliminar,

but they also built a more robust version with power on board

mas também foi construída uma versão mais robusta com energia incorporada

that can actually be sent out in the world and face real-world interactions

que pode ser enviada para o mundo e enfrentar interações reais

like a car passing it over it ...

como um carro a passar por cima dele

and keep working.

e continuar a funcionar.

It's cute.

É fofo.

(Laughter)

(Risos)

Or a robotic fish, which swims like a real fish does in water

Ou um peixe robótico, que nada na água como um peixe real

simply because it has a soft tail with distributed actuation

simplesmente porque tem uma cauda mole com atuação distribuída

using still air pressure.

que também usa a pressão do ar.

That was from MIT,

Aquilo era do MIT,

and of course, we have a robotic octopus.

e claro, temos um polvo robótico.

This was actually one of the first projects

Este foi um dos primeiros projetos

developed in this new field of soft robots.

desenvolvidos nesta nova área de robôs moles.

Here, you see the artificial tentacle,

Aqui vemos o tentáculo artificial,

but they actually built an entire machine with several tentacles

mas construíram uma máquina com vários tentáculos

they could just throw in the water,

que podiam atirar para a água.

and you see that it can kind of go around and do submarine exploration

Vemos que isto pode andar por aí e fazer explorações submarinas

in a different way than rigid robots would do.

de uma maneira diferente do que fariam os robôs rígidos.

But this is very important for delicate environments, such as coral reefs.

Isto é muito importante para ambientes delicados, como os recifes de corais.

Let's go back to the ground.

Vamos voltar para a terra.

Here, you see the view

Aqui podem ver a vista

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

a partir de um robô desenvolvido pelos meus colegas em Stanford.

You see the camera fixed on top.

Vemos a câmara fixa no topo.

And this robot is particular,

Este robô é especial,

because using air pressure, it grows from the tip,

porque, usando a pressão do ar, cresce a partir da ponta,

while the rest of the body stays in firm contact with the environment.

enquanto o resto do corpo permanece em contacto firme com o ambiente.

And this is inspired by plants, not animals,

Isto foi inspirado por plantas - e não por animais -

which grows via the material in a similar manner

que crescem através do material de uma forma semelhante

so it can face a pretty large variety of situations.

para poderem enfrentar uma grande variedade de situações.

But I'm a biomedical engineer,

Eu sou engenheira biomédica,

and perhaps the application I like the most

e a especialidade que prefiro

is in the medical field,

é talvez a área médica.

and it's very difficult to imagine a closer interaction with the human body

É muito difícil imaginar uma interação mais próxima com o corpo humano

than actually going inside the body,

do que entrar dentro do corpo,

for example, to perform a minimally invasive procedure.

por exemplo, para um procedimento minimamente invasivo.

And here, robots can be very helpful with the surgeon,

Aqui, os robôs podem ser muito úteis para o cirurgião,

because they must enter the body

porque têm que entrar no corpo

using small holes and straight instruments,

através de pequenos buracos e instrumentos retilíneos.

and these instruments must interact with very delicate structures

Estes instrumentos têm que interagir com estruturas delicadas

in a very uncertain environment,

num ambiente muito incerto.

and this must be done safely.

Isto tem que ser feito com segurança.

Also bringing the camera inside the body,

Ao introduzirem a câmara no corpo,

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

levam também os olhos do cirurgião para a área cirúrgica

can be very challenging if you use a rigid stick,

o que pode ser problemático com uma haste dura,

like a classic endoscope.

como um endoscópio clássico.

With my previous research group in Europe,

Com o meu anterior grupo de investigação na Europa,

we developed this soft camera robot for surgery,

desenvolvemos esta câmara-robô mole para cirurgias,

which is very different from a classic endoscope,

que é muito diferente do endoscópio clássico.

which can move thanks to the flexibility of the module

Pode mover-se graças à flexibilidade do módulo

that can bend in every direction and also elongate.

que pode dobrar-se em qualquer direção e também alongar-se.

And this was actually used by surgeons to see what they were doing

Isto já foi utilizado por cirurgiões para poderem ver o que estão a fazer

with other instruments from different points of view,

com outros instrumentos de vários pontos de vista,

without caring that much about what was touched around.

sem se preocuparem muito com o que estava a ser tocado em volta.

And here you see the soft robot in action,

Aqui podem ver o robô mole em ação.

and it just goes inside.

Ele limita-se a entrar.

This is a body simulator, not a real human body.

Este é um simulador de corpo, não um corpo humano real.

It goes around.

Ele anda em volta.

You have a light, because usually,

Temos uma luz, porque normalmente,

you don't have too many lights inside your body.

não há muitas luzes dentro do nosso corpo.

We hope.

Esperemos que não haja.

(Laughter)

(Risos)

But sometimes, a surgical procedure can even be done using a single needle,

Mas, por vezes, um procedimento cirúrgico pode ser feito com uma simples agulha,

and in Stanford now, we are working on a very flexible needle,

e agora em Stanford, estamos a trabalhar numa agulha muito flexível,

kind of a very tiny soft robot

como um minúsculo robô mole

which is mechanically designed to use the interaction with the tissues

que é mecanicamente concebido para usar a interação com os tecidos

and steer around inside a solid organ.

e orientar-se dentro de um órgão sólido.

This makes it possible to reach many different targets, such as tumors,

Isto torna possível alcançar diversos alvos, como tumores,

deep inside a solid organ

bem no fundo de um órgão

by using one single insertion point.

usando apenas um ponto de inserção.

And you can even steer around the structure that you want to avoid

Podemos até orientar-nos em torno de uma estrutura que queremos evitar

on the way to the target.

no percurso para o alvo.

So clearly, this is a pretty exciting time for robotics.

Esta é claramente uma época entusiasmante para a robótica.

We have robots that have to deal with soft structures,

Temos robôs que têm que lidar com estruturas moles,

so this poses new and very challenging questions

e isso apresenta novas e desafiantes questões

for the robotics community,

para a comunidade robótica.

and indeed, we are just starting to learn how to control,

Claro, estamos ainda a aprender como os controlar,

how to put sensors on these very flexible structures.

como colocar sensores nestas estruturas flexíveis.

But of course, we are not even close to what nature figured out

Mas claro, não estamos nem perto daquilo que a natureza fez

in millions of years of evolution.

em milhões de anos de evolução.

But one thing I know for sure:

Mas há uma coisa de que eu tenho a certeza:

robots will be softer and safer,

os robôs tornar-se-ão mais moles e mais seguros,

and they will be out there helping people.

e andarão por aí a ajudar as pessoas.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)