The incredible potential of flexible, soft robots | Giada Gerboni

Tradutor: Susana Byun Revisor: Maricene Crus

So, robots.

Então, robôs.

Robots can be programmed

Robôs podem ser programados

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

para fazerem a mesma tarefa milhões de vezes com o mínimo de erro,

something very difficult for us, right?

algo bem difícil para nós, certo?

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

E pode ser muito impressionante observá-los trabalhando.

Look at them.

Observe-os.

I could watch them for hours.

Poderia observá-los por horas.

No?

Não?

What is less impressive

O menos impressionante é que se você tirá-los das fábricas

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

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

onde o ambiente não é conhecido e medido perfeitamente como aqui,

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

para fazer uma simples tarefa que não requeira muita precisão,

this is what can happen.

isso é o que pode acontecer.

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

Quero dizer, abrir uma porta não requer muita precisão.

(Laughter)

(Risos)

Or a small error in the measurements,

Ou um simples erro nas medidas,

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

ele falha a válvula, e acabou,

(Laughter)

(Risos)

with no way of recovering, most of the time.

sem muito o que recuperar, na maioria das vezes.

So why is that?

Então por que isso?

Well, for many years,

Bom, por muitos anos,

robots have been designed to emphasize speed and precision,

robôs foram projetados para enfatizar velocidade e precisão

and this translates into a very specific architecture.

e isso se traduz numa arquitetura muito específica.

If you take a robot arm,

Pegue o braço de robô:

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

é um conjunto de conexões rígido bem definido

and motors, what we call actuators,

e motores, o que chamamos de "actuators", que movem as conexões nas junções.

they move the links about the joints.

In this robotic structure,

Nesta estrutura robótica,

you have to perfectly measure your environment,

você precisa medir seu ambiente perfeitamente.

so what is around,

Então tudo o que está ao redor,

and you have to perfectly program every movement

você precisa programar todo movimento perfeitamente

of the robot joints,

das junções do robô,

because a small error can generate a very large fault,

porque um pequeno erro pode gerar uma falha gigantesca,

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

e então danificar algo ou ter seu robô danificado

if something is harder.

se algo for mais duro.

So let's talk about them a moment.

Vamos falar sobre eles por um momento.

And don't think about the brains of these robots

Não pense nos cérebros desses robôs

or how carefully we program them,

ou como os programamos cuidadosamente, mas, em vez disso, observem o corpo deles.

but rather look at their bodies.

There is obviously something wrong with it,

Há algo obviamente errado com eles,

because what makes a robot precise and strong

porque o que faz um robô preciso e forte

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

também o faz ridiculamente perigoso e ineficaz no mundo real,

because their body cannot deform

porque o corpo dele não se deforma

or better adjust to the interaction with the real world.

nem se ajusta conforme a interação com o mundo real.

So think about the opposite approach,

Então pense na abordagem oposta,

being softer than anything else around you.

em ser mais mole do que qualquer coisa ao seu redor.

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

Você talvez pense que não é capaz de fazer nada se for mole,

probably.

provavelmente.

Well, nature teaches us the opposite.

Bom, a natureza nos ensina o contrário.

For example, at the bottom of the ocean,

Por exemplo, no fundo do oceano,

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

embaixo de muitos quilos de pressão hidrostática,

a completely soft animal

um animal completamente mole

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

pode se mover e interagir com um objeto muito mais duro que ele.

He walks by carrying around this coconut shell

Ele caminha carregando esta concha de coco

thanks to the flexibility of his tentacles,

graças à flexibilidade de seus tentáculos,

which serve as both his feet and hands.

que servem como pés e mãos.

And apparently, an octopus can also open a jar.

E aparentemente, um polvo pode abrir um pote também.

It's pretty impressive, right?

É muito impressionante, certo?

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

Mas claramente, isso não é possível devido ao cérebro deste animal apenas,

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 mais claro de todos,

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 seres vivos têm.

We all have that.

Todos nós temos isso.

Our body, its shape, material and structure,

Nosso corpo, sua forma, material e estrutura

plays a fundamental role during a physical task,

assumem um papel fundamental durante uma tarefa física

because we can conform to our environment

porque podemos nos adaptar ao nosso ambiente

so we can succeed in a large variety of situations

para nos sucedermos numa ampla variedade de situações

without much planning or calculations ahead.

sem muito planejamento ou cálculo prévio.

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

Então por que não usamos parte da inteligência incorporada

into our robotic machines,

nas nossas máquinas robóticas,

to release them from relying on excessive work

para liberá-los de trabalho excessivo de computação e detecção?

on computation and sensing?

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

Bom, para isso, podemos seguir a estratégia da natureza,

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

porque, com a evolução, ela fez um trabalho muito bom

in designing machines for environment interaction.

em desenhar máquinas para interação com ambiente.

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

É fácil notar que a natureza usa material mole frequentemente

and stiff material sparingly.

e duro às vezes.

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

E isso é o que foi feito neste novo campo da robótica,

which is called "soft robotics,"

que se chama "robótica mole",

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

cujo principal objetivo não é montar máquinas superprecisas,

because we've already got them,

porque já as temos,

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

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

so able to go out there.

capazes então de ir lá fora.

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

E o que faz um robô ser mole, primeiro de tudo, é seu corpo todo,

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,

sem ter mais conexões rígidas,

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

e também, para movê-los, usamos o que chamamos de estímulo distribuído.

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

Temos de controlar continuamente o molde deste corpo muito flexível,

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

o que tem o efeito de ter várias conexões e junções,

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

mesmo não tendo qualquer estrutura dura.

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

Então você imagina que montar um robô mole é um processo muito diferente

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

do que robótica dura, com conexões, engrenagens, parafusos

that you must combine in a very defined way.

que precisamos combinar de uma maneira precisa.

In soft robots, you just build your actuator from scratch

Em robôs moles, você só monta seu estímulo do zero na maioria das vezes,

most of the time,

but you shape your flexible material

mas você molda seu material flexível

to the form that responds to a certain input.

à forma que responda a um certo input.

For example, here, you can just deform a structure

Por exemplo, você pode só deformar uma estrutura

doing a fairly complex shape

ao fazer um molde relativamente complexo

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

se pensar em fazer o mesmo com links e junções rígidos,

and here, what you use is just one input,

e aqui, o que se usa é só um input,

such as air pressure.

como pressão do ar.

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

Mas vejamos alguns exemplos bacanas de robôs moles.

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

Aqui está um pequeno e fofo robô desenvolvido na Universidade de Harvard,

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

e ele caminha graças às ondas de pressão aplicadas em seu corpo,

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

e graças à flexibilidade, ele também pode se esgueirar sob uma ponte,

keep walking,

continuar a andar,

and then keep walking a little bit different afterwards.

e então continuar a caminhar um pouco diferente depois.

And it's a very preliminary prototype,

Isso é um protótipo bem preliminar,

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

mas eles também criaram uma versão mais robusta com bateria integrada

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

que pode ser liberada livremente e enfrentar interações reais do mundo

like a car passing it over it ...

como um carro passando por cima dele...

(Risos)

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-robô, que nada como um peixe de verdade

simply because it has a soft tail with distributed actuation

só porque tem uma caixa mole com estímulo distribuído

using still air pressure.

usando pressão de ar estática.

That was from MIT,

Esse foi do MIT,

and of course, we have a robotic octopus.

e claro, temos um polvo-robô.

This was actually one of the first projects

Este foi um dos primeiros projetos

developed in this new field of soft robots.

criados neste novo campo 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 eles construíram uma máquina inteira com vários tentáculos

they could just throw in the water,

que poderiam simplesmente jogar na água.

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

Dá para ver que isso pode funcionar em exploração subaquática

in a different way than rigid robots would do.

de uma forma diferente da qual robôs rígidos fariam.

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

Mas isso é crucial para ambientes delicados, como recifes de corais.

Let's go back to the ground.

Vamos voltar para o fundo.

Here, you see the view

Aqui, você vê a visão

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

de um robô crescente desenvolvido pelos meus colegas em Stanford.

You see the camera fixed on top.

Você vê a câmera fixada no topo.

And this robot is particular,

E este robô é singular

because using air pressure, it grows from the tip,

porque usa pressão do ar e cresce pela extremidade,

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

enquanto o resto do corpo se mantém em contato firme com o ambiente.

And this is inspired by plants, not animals,

E isso é inspirado por plantas, não animais,

which grows via the material in a similar manner

que cresce através do material de uma maneira similar,

so it can face a pretty large variety of situations.

enfrentando assim uma ampla gama de situações.

But I'm a biomedical engineer,

Mas sou uma engenheira biomédica,

and perhaps the application I like the most

e talvez a aplicação da qual mais gosto

is in the medical field,

esteja no campo médico.

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

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

than actually going inside the body,

do que realmente examinar dentro dele,

for example, to perform a minimally invasive procedure.

como realizar um procedimento minimamente invasivo.

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

E aqui, robôs podem ser muito úteis com o cirurgião,

because they must enter the body

porque eles devem entrar no corpo

using small holes and straight instruments,

usando pequenos furos e instrumentos retos,

and these instruments must interact with very delicate structures

e esses instrumentos devem interagir com estruturas delicadas

in a very uncertain environment,

em um ambiente muito incerto,

and this must be done safely.

de forma segura.

Also bringing the camera inside the body,

Levar uma câmera dentro do corpo também,

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

trazendo assim os olhos do cirurgião para dentro do campo cirúrgico,

can be very challenging if you use a rigid stick,

pode ser desafiador usando um instrumento rígido,

like a classic endoscope.

como um endoscópio tradicional.

With my previous research group in Europe,

Com meu último grupo de pesquisa na Europa,

we developed this soft camera robot for surgery,

desenvolvemos esta câmera-robô mole para cirurgia,

which is very different from a classic endoscope,

que é muito diferente de um endoscópio tradicional.

which can move thanks to the flexibility of the module

Ela pode mover graças à flexibilidade do módulo

that can bend in every direction and also elongate.

e dobrar em qualquer direção e também se alongar.

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

Isso é de fato usado por cirurgiões para ver o que estão fazendo

with other instruments from different points of view,

com outros instrumentos por diferentes pontos de vista,

without caring that much about what was touched around.

sem se preocuparem muito com o que foi tocado em volta.

And here you see the soft robot in action,

E aqui você vê o robô mole em ação

and it just goes inside.

e ele simplesmente vai adentro.

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

Isso é um simulador de corpo, não um corpo humano de verdade.

It goes around.

Ele vai ao redor.

You have a light, because usually,

Temos uma luz porque, usualmente, não temos muitas luzes dentro do corpo.

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

We hope.

Assim esperamos.

(Laughter)

(Risos)

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

Mas às vezes, um procedimento cirúrgico pode ser feito usando uma única agulha.

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

Em Stanford, agora, estamos trabalhando em uma agulha muito flexível,

kind of a very tiny soft robot

um tipo de robô mole muito pequeno

which is mechanically designed to use the interaction with the tissues

que é desenhado mecanicamente para usar a interação com os tecidos

and steer around inside a solid organ.

e conduzir-se dentro de um órgão sólido.

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

Isso torna possível alcançar vários alvos diferentes, como tumores,

deep inside a solid organ

no fundo de um órgão sólido

by using one single insertion point.

ao usar um único ponto de inserção.

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

E você pode conduzi-la ao longo de uma estrutura que se queira evitar

on the way to the target.

a caminho do alvo.

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

Claramente, este é um momento bastante emocionante para a robótica.

We have robots that have to deal with soft structures,

Temos robôs que têm de lidar com estruturas moles,

so this poses new and very challenging questions

então isso significa novas questões muito desafiadoras

for the robotics community,

à comunidade de robótica.

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

Claro, estamos começando a aprender como controlar,

how to put sensors on these very flexible structures.

como inserir sensores nessas estruturas muito flexíveis.

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

Mas não estamos nem perto do que a natureza descobriu

in millions of years of evolution.

em milhões de anos de evolução.

But one thing I know for sure:

Mas uma coisa sei ao certo:

robots will be softer and safer,

robôs serão mais moles e seguros,

and they will be out there helping people.

e estarão lá fora para ajudar pessoas.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)