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

Tradutor: Carlos Espírito Santo Revisora: Margarida Ferreira

My students and I work on very tiny robots.

Eu e os meus alunos trabalhamos com robôs muito pequenos.

Now, you can think of these as robotic versions

Podem pensar neles como versões robóticas

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

de algo com que estão todos familiarizados: uma formiga.

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

Todos sabemos que as formigas e outros insetos a esta escala

can do some pretty incredible things.

podem fazer coisas incríveis.

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

Todos vimos já um grupo de formigas ou algo parecido,

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

a carregar uma batata frita num piquenique, por exemplo.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Quais são os verdadeiros desafios de construir estas formigas?

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

Em primeiro lugar, como conseguimos as capacidades de uma formiga

in a robot at the same size scale?

num robô do mesmo tamanho?

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

Primeiro temos que descobrir como fazê-los andar,

when they're so small.

sendo tão pequenos.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Precisamos de mecanismos como pernas e motores eficientes

in order to support that locomotion,

de modo a apoiar essa locomoção.

and we need the sensors, power and control

Precisamos de sensores, potência e controlo

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

para juntar tudo num robô formiga semi-inteligente.

And finally, to make these things really functional,

Finalmente, para tornar isto realmente funcional

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

queremos que trabalhem em conjunto para fazerem coisas mais importantes.

So I'll start with mobility.

Vou começar com a mobilidade.

Insects move around amazingly well.

Os insetos deslocam-se muito bem.

This video is from UC Berkeley.

Este vídeo é da UC Berkeley.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

Mostra uma barata a mover-se sobre terreno muito irregular,

without tipping over,

sem tombar.

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

Ela consegue fazer isto porque as suas pernas combinam materiais rígidos,

which is what we traditionally use to make robots,

que usamos tradicionalmente para fazer robôs,

and soft materials.

com materiais macios.

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

Quando se é muito pequeno, outra forma interessante de deslocação é saltar.

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

Estes insetos armazenam energia numa mola e libertam-na muito rapidamente,

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

para conseguirem a potência necessária para sair da água, por exemplo.

So one of the big contributions from my lab

Uma das grandes contribuições do meu laboratório

has been to combine rigid and soft materials

tem sido combinar materiais rígidos e macios

in very, very small mechanisms.

em mecanismos muito, muito pequenos.

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

Este mecanismo de salto tem cerca de quatro milímetros de lado.

so really tiny.

É muito pequeno.

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

O material rígido aqui é silicone, e o macio é borracha de silicone.

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

A ideia básica é que vamos comprimir isto,

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

armazenar energia nas molas e depois soltá-la para saltar.

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

Ainda não estamos a usar motores ou potência.

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

Isto é acionado com um método a que chamamos, no meu laboratório,

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"universitário com pinças". (Risos)

So what you'll see in the next video

O que verão no próximo vídeo

is this guy doing amazingly well for its jumps.

é um tipo a portar-se muito bem nos seus saltos.

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

Este é o Aaron, o universitário em questão, com as pinças.

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

O que veem é um mecanismo de quatro milímetros

jumping almost 40 centimeters high.

a saltar cerca de 40 centímetros em altura.

That's almost 100 times its own length.

É quase 100 vezes o seu comprimento.

And it survives, bounces on the table,

Ele sobrevive, balança na mesa,

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

é incrivelmente robusto e sobrevive muito bem até que o perdemos,

because it's very tiny.

por ser tão pequeno.

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

Em última análise, queremos acrescentar motores a isto.

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

Temos estudantes no laboratório a trabalhar em motores milimétricos,

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

para serem integrados em robôs pequenos e autónomos.

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

De modo a trabalhar a mobilidade e a locomoção a esta escala, para começar,

we're cheating and using magnets.

estamos a fazer batota e a usar ímanes.

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

Isto mostra o que poderá ser parte da perna de um micro-robô.

and you can see the silicone rubber joints

Podem ver as juntas de borracha de silicone.

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

Existe um íman incorporado que está a ser deslocado

by an external magnetic field.

por um campo magnético externo.

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

Isto leva-nos ao robô que vos mostrei antes.

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

A coisa mais interessante que este robô nos ajuda a perceber

is how insects move at this scale.

é como os insetos se movem, a esta escala.

We have a really good model for how everything

Temos um modelo realmente bom de como tudo se move,

from a cockroach up to an elephant moves.

desde uma barata até a um elefante.

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

Todos nos movemos de um modo saltitante quando corremos.

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

Quando se é muito pequeno, as forças entre os pés e o chão

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

afetam muito mais a locomoção do que a massa,

which is what causes that bouncy motion.

que é o que causa aquele movimento saltitante.

So this guy doesn't work quite yet,

Este tipo ainda não funciona,

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

mas temos versões ligeiramente maiores que conseguem correr.

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

Isto tem cerca de um centímetro cúbico, um centímetro de lado, muito pequeno.

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

Pusemo-lo a correr 10 comprimentos do seu corpo por segundo, ou 10 cm por segundo.

so 10 centimeters per second.

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

Bastante rápido, para um tipo tão pequeno,

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

e só está limitado pelo nossos testes.

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

Isto dá-nos uma ideia de como as coisas funcionam neste momento.

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

Também podemos fazer versões impressas em 3D que conseguem trepar obstáculos,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

como a barata, que viram antes.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Em última análise, queremos acrescentar tudo a este robô.

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

Queremos sensores, potência, controlo, tudo acionado em conjunto.

and not everything needs to be bio-inspired.

Nem tudo tem que ser inspirado na biologia.

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

Este robô tem cerca do tamanho de um Tic Tac.

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

Neste caso, em vez de ímanes ou músculos para se mover,

we use rockets.

usamos foguetes.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Isto é um material energético micro fabricado.

and we can create tiny pixels of this,

Podemos criar pequenos pontos deste material,

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

e podemos pôr um desses pontos na barriga deste robô.

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

Assim, este robô vai saltar quando sentir um aumento de luz.

So the next video is one of my favorites.

O próximo vídeo é um dos meus favoritos.

So you have this 300-milligram robot

Temos aqui um robô de 300 miligramas

jumping about eight centimeters in the air.

a saltar oito centímetros no ar.

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

Só tem quatro por quatro por sete milímetros de tamanho.

And you'll see a big flash at the beginning

Verão um grande clarão no início,

when the energetic is set off,

quando a energia for libertada,

and the robot tumbling through the air.

e o robô aos tombos pelo ar.

So there was that big flash,

Aí está o grande clarão,

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

e podemos ver o robô a subir através do ar.

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

Não há aqui amarras nem fios de ligação.

Everything is onboard, and it jumped in response

Está tudo integrado e saltou em resposta

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

ao facto de o estudante ter apenas ligado o candeeiro ao seu lado.

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

Poderão imaginar todas as coisas fixes que podemos fazer

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

com robôs que conseguem correr, rastejar, pular e rolar, a esta escala.

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

Imaginem os destroços resultantes de um desastre natural como um terramoto.

Imagine these small robots running through that rubble

Imaginem estes robôs a correr através desses destroços,

to look for survivors.

à procura de sobreviventes.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Ou imaginem uma série de pequenos robôs a correr por uma ponte,

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

para poderem inspecioná-la e garantir que é segura,

so you don't get collapses like this,

para evitar colapsos como este,

which happened outside of Minneapolis in 2007.

que sucedeu nos arredores de Mineápolis em 2007.

Or just imagine what you could do

Imaginem o que poderíamos fazer

if you had robots that could swim through your blood.

se tivéssemos robôs que nadassem através do nosso sangue.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Certo? "Viagem Fantástica", de Isaac Asimov.

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

Se conseguissem operar sem terem que nos cortar e abrir, em primeiro lugar.

Or we could radically change the way we build things

Se pudéssemos mudar radicalmente o modo de construir as coisas,

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

se tivéssemos os nossos pequenos robôs a trabalhar como as térmitas,

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

construindo incríveis montes de oito metros de altura,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

prédios de apartamentos muito bem ventilados, para outras térmitas,

in Africa and Australia.

em África e na Austrália.

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

Penso ter-vos dado algumas das possibilidades

of what we can do with these small robots.

do que podemos fazer com estes pequenos robôs.

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

Já fizemos alguns avanços, até agora, mas há ainda um longo caminho a percorrer.

and hopefully some of you can contribute to that destination.

Espero que alguns de vós possam contribuir para esse objetivo.

Thanks very much.

Muito obrigado.

(Aplausos)

(Applause)