Origami robots that reshape and transform themselves | Jamie Paik

Переводчик: Ksenia Nichyporuk Редактор: Elena McDonnell

As a roboticist, I get asked a lot of questions.

Я инженер-робототехник, и мне часто задают вопросы о роботах:

"When we will they start serving me breakfast?"

«Когда они начнут подавать нам завтрак?»

So I thought the future of robotics would be looking more like us.

Я думала, что в будущем роботы будут похожи на нас,

I thought they would look like me,

что они будут выглядеть, как я,

so I built eyes that would simulate my eyes.

поэтому я создала для них глаза, похожие на мои,

I built fingers that are dextrous enough to serve me ...

пальцы, достаточно ловкие, чтобы подавать мне...

baseballs.

бейсбольные мячи.

Classical robots like this

Классические роботы, как этот,

are built and become functional

создаются и функционируют

based on the fixed number of joints and actuators.

с помощью заданного количества суставов и приводов.

And this means their functionality and shape are already fixed

Это значит, что их функции и форма определены заранее,

at the moment of their conception.

в момент разработки.

So even though this arm has a really nice throw --

Поэтому, несмотря на то, что у этой руки хороший бросок —

it even hit the tripod at the end--

в конце она даже попала в штатив, —

it's not meant for cooking you breakfast per se.

она не обязательно сможет приготовить вам завтрак.

It's not really suited for scrambled eggs.

С её помощью омлет не сделаешь.

So this was when I was hit by a new vision of future robotics:

Тогда у меня родилась совершенно новая идея роботов будущего —

the transformers.

трансформеров.

They drive, they run, they fly,

Они ездят, бегают, летают, делают всё, чего от них требует

all depending on the ever-changing, new environment and task at hand.

изменяющаяся среда и поставленная задача.

To make this a reality,

Чтобы превратить это в реальность,

you really have to rethink how robots are designed.

нужно полностью переосмыслить устройство роботов.

So, imagine a robotic module in a polygon shape

Представьте роботизированный модуль в форме многоугольника.

and using that simple polygon shape

Используя эту простую многоугольную форму,

to reconstruct multiple different forms

можно воспроизводить большое количество разных конфигураций,

to create a new form of robot for different tasks.

чтобы создавать новых роботов для выполнения разных задач.

In CG, computer graphics, it's not any news --

В компьютерной графике, или КГ, об этом давно известно.

it's been done for a while, and that's how most of the movies are made.

Этим пользуются уже давно, и так сделано большинство фильмов.

But if you're trying to make a robot that's physically moving,

Но если вы пытаетесь создать робота, который физически двигается,

it's a completely new story.

это уже совсем другое.

It's a completely new paradigm.

Совсем иная парадигма.

But you've all done this.

Но вы сами уже когда-то это делали.

Who hasn't made a paper airplane, paper boat, paper crane?

Кто не складывал из бумаги самолёт, лодку, журавлика?

Origami is a versatile platform for designers.

Оригами — это универсальная платформа для дизайнеров.

From a single sheet of paper, you can make multiple shapes,

Из одного листа бумаги можно создать множество фигур,

and if you don't like it, you unfold and fold back again.

а если они вам не понравятся, можно всё разобрать и сложить заново.

Any 3D form can be made from 2D surfaces by folding,

Любую трёхмерную форму можно сделать, складывая двухмерные плоскости,

and this is proven mathematically.

и это доказано математически.

And imagine if you were to have an intelligent sheet

Теперь представьте, что у вас есть умный лист,

that can self-fold into any form it wants,

способный самостоятельно складываться в любую форму

anytime.

в любое время.

And that's what I've been working on.

Именно над этим я сейчас и работаю.

I call this robotic origami,

Я называю это роботизированным оригами,

"robogami."

или «робогами».

This is our first robogami transformation

Это первая трансформация робогами,

that was made by me about 10 years ago.

которого я создала примерно 10 лет назад.

From a flat-sheeted robot,

Из плоского листового робота

it turns into a pyramid and back into a flat sheet

он превращается в пирамиду, затем снова в плоский лист,

and into a space shuttle.

а потом — в космический шаттл.

Quite cute.

Очень мило.

Ten years later, with my group of ninja origami robotic researchers --

Спустя 10 лет мы с группой ниндзя-исследователей,

about 22 of them right now --

в которой сейчас где-то 22 человека,

we have a new generation of robogamis,

создали новое поколение робогами,

and they're a little more effective and they do more than that.

которые немного эффективнее и могут делать больше, чем раньше.

So the new generation of robogamis actually serve a purpose.

Новое поколение робогами выполняет задачи.

For example, this one actually navigates through different terrains autonomously.

Например, вот этот самостоятельно перемещается на разных видах местности.

So when it's a dry and flat land, it crawls.

Если поверхность сухая и ровная, он ползёт.

And if it meets sudden rough terrain,

А если робот вдруг попадает на неровный грунт,

it starts rolling.

то начинает катиться.

It does this -- it's the same robot --

Это делает один и тот же робот,

but depending on which terrain it meets,

но в зависимости от местности, с которой он сталкивается,

it activates a different sequence of actuators that's on board.

он активирует разные последовательности приводов.

And once it meets an obstacle, it jumps over it.

А когда он встречает на своём пути препятствие, он перепрыгивает через него.

It does this by storing energy in each of its legs

Он делает это, накапливая энергию в каждой ноге,

and releasing it and catapulting like a slingshot.

а затем, выпуская её, выстреливает себя, как из рогатки.

And it even does gymnastics.

Он даже выполняет гимнастические упражнения.

Yay.

Ура!

(Laughter)

(Смех)

So I just showed you what a single robogami can do.

Я только что показала вам, что может делать один робогами.

Imagine what they can do as a group.

Теперь представьте, на что способна группа таких роботов.

They can join forces to tackle more complex tasks.

Они могут объединить усилия для выполнения более сложных заданий.

Each module, either active or passive,

Каждый модуль либо активный, либо пассивный,

we can assemble them to create different shapes.

и мы можем собирать из них разнообразные формы.

Not only that, by controlling the folding joints,

Кроме этого, контролируя складывающиеся соединения,

we're able to create and attack different tasks.

мы можем ставить и выполнять разные задачи.

The form is making new task space.

Форма создаёт новое поле для задач.

And this time, what's most important is the assembly.

И теперь самое главное — сборка.

They need to autonomously find each other in a different space,

Роботам нужно самим найти друг друга в новом пространстве,

attach and detach, depending on the environment and task.

соединиться и разъединиться в зависимости от обстановки и задачи.

And we can do this now.

Теперь это возможно.

So what's next?

Что же дальше?

Our imagination.

Наше воображение.

This is a simulation of what you can achieve

Это симуляция того, чего можно достичь

with this type of module.

с помощью такого модуля.

We decided that we were going to have a four-legged crawler

Мы решили создать четвероногого робота-ползуна,

turn into a little dog and make small gaits.

который превращается в собачку и делает небольшие шаги.

With the same module, we can actually make it do something else:

Этот же модуль может выполнять кое-что ещё:

a manipulator, a typical, classical robotic task.

перемещать предметы, классическое задание для робота.

So with a manipulator, it can pick up an object.

Робот-манипулятор может поднять предмет.

Of course, you can add more modules to make the manipulator legs longer

Конечно, можно добавить больше модулей и сделать ноги такого робота длиннее,

to attack or pick up objects that are bigger or smaller,

чтобы он ударял или поднимал предметы, большего или меньшего размера.

or even have a third arm.

Или даже сделать ему третью руку.

For robogamis, there's no one fixed shape nor task.

Для робогами не существует одной определённой формы или задачи.

They can transform into anything, anywhere, anytime.

Они могут превратиться во что угодно, где угодно, когда угодно.

So how do you make them?

Как же их создать?

The biggest technical challenge of robogami is keeping them super thin,

Самая главная техническая трудность здесь состоит в том,

чтобы робогами оставались очень тонкими и гибкими,

flexible,

but still remaining functional.

но при этом по-прежнему функциональными.

They're composed of multiple layers of circuits, motors,

Они состоят из нескольких слоёв микросхем, двигателей,

microcontrollers and sensors,

микроконтроллеров и сенсоров —

all in the single body,

всё в одном корпусе, —

and when you control individual folding joints,

и если мы управляем отдельными складывающимися соединениями,

you'll be able to achieve soft motions like that

мы можем добиться вот таких плавных движений,

upon your command.

по команде.

Instead of being a single robot that is specifically made for a single task,

Это не роботы для выполнения каких-то определённых заданий;

robogamis are optimized to do multi-tasks.

робогами оптимизированы для разных задач.

And this is quite important

Это очень важно

for the difficult and unique environments on the Earth

для сложных и специфических условий как на Земле,

as well as in space.

так и в космосе.

Space is a perfect environment for robogamis.

Космос — это идеальная среда для робогами.

You cannot afford to have one robot for one task.

Там невозможно использовать отдельного робота для каждой задачи.

Who knows how many tasks you will encounter in space?

Кто знает, сколько заданий вам нужно будет выполнить в космосе?

What you want is a single robotic platform that can transform to do multi-tasks.

Необходима одна роботизированная платформа для выполнения разных задач.

What we want is a deck of thin robogami modules

Нам нужен комплект тонких робогами-модулей,

that can transform to do multiples of performing tasks.

трансформирующихся для выполнения разных задач.

And don't take my word for it,

И это не просто теория,

because the European Space Agency and Swiss Space Center

ведь Европейское космическое агентство и Швейцарский космический центр

are sponsoring this exact concept.

финансируют как раз эту концепцию.

So here you see a couple of images of reconfiguration of robogamis,

Здесь вы видите несколько примеров перевоплощения робогами

exploring the foreign land aboveground, on the surface,

в процессе исследования инопланетной поверхности

as well as digging into the surface.

и раскапывания грунта.

It's not just exploration.

Это не просто исследование.

For astronauts, they need additional help,

Космонавтам нужна дополнительная помощь,

because you cannot afford to bring interns up there, either.

ведь они не могут использовать стажёров для таких работ.

(Laughter)

(Смех)

They have to do every tedious task.

Они должны выполнять любое трудоёмкое задание.

Такие задания могут быть простыми,

They may be simple,

but super interactive.

но очень интерактивными.

So you need robots to facilitate their experiments,

Поэтому им нужны роботы для помощи в проведении экспериментов,

assisting them with the communications

помощи с коммуникациями

and just docking onto surfaces to be their third arm holding different tools.

и просто в качестве «третьей руки», чтобы держать инструменты во время работ.

But how will they be able to control robogamis, for example,

Но как контролировать робогами, например,

outside the space station?

за пределами космической станции?

In this case, I show a robogami that is holding space debris.

Здесь я демонстрирую робогами, держащего космический мусор.

You can work with your vision so that you can control them,

Можно контролировать робогами с помощью зрения,

but what would be better is having the sensation of touch

но лучше иметь ощущение прикосновения,

directly transported onto the hands of the astronauts.

передаваемое напрямую в руки космонавтов.

And what you need is a haptic device,

Для этого нужно устройство передачи тактильных ощущений,

a haptic interface that recreates the sensation of touch.

сенсорный интерфейс, воссоздающий ощущение прикосновения.

And using robogamis, we can do this.

Мы можем добиться этого, используя робогами.

This is the world's smallest haptic interface

Это самый маленький в мире тактильный интерфейс,

that can recreate a sensation of touch just underneath your fingertip.

передающий ощущение прикосновения на кончики пальцев.

We do this by moving the robogami

Этот эффект достигается при приведении робогами в движение,

by microscopic and macroscopic movements at the stage.

посредством микроскопических и макроскопических движения.

And by having this, not only will you be able to feel

Благодаря этому вы сможете почувствовать

how big the object is,

не только размер предмета,

the roundness and the lines,

его округлость и контуры,

but also the stiffness and the texture.

но также его плотность и текстуру.

Alex has this interface just underneath his thumb,

У Алекса такой интерфейс находится под большим пальцем руки,

and if he were to use this with VR goggles and hand controllers,

и если добавить к этому ручные контро́ллеры

и очки виртуальной реальности,

now the virtual reality is no longer virtual.

то виртуальная реальность перестаёт быть виртуальной.

It becomes a tangible reality.

Она становится осязаемой.

The blue ball, red ball and black ball that he's looking at

Мячи перед ним — синий, красный и чёрный —

is no longer differentiated by colors.

больше не отличаются только по цвету.

Now it is a rubber blue ball, sponge red ball and billiard black ball.

Теперь это резиновый синий мяч, губчатый красный и чёрный бильярдный шар.

This is now possible.

Сейчас это возможно.

Let me show you.

Я вам это покажу.

This is really the first time this is shown live

На самом деле, это демонстрируется впервые

in front of a public grand audience,

перед большой аудиторией,

so hopefully this works.

так что, надеюсь, всё сработает.

So what you see here is an atlas of anatomy

Итак, перед вами анатомический атлас

and the robogami haptic interface.

и робогами с тактильным интерфейсом.

So, like all the other reconfigurable robots,

Как все роботы с перестраиваемой структурой,

it multitasks.

он многофункционален.

Not only is it going to serve as a mouse,

Это не только компьютерная мышь,

but also a haptic interface.

но и тактильный интерфейс.

So for example, we have a white background where there is no object.

Например, у нас есть белый пустой фон.

That means there is nothing to feel,

Это значит, что тут мы ничего не чувствуем,

so we can have a very, very flexible interface.

так что здесь у нас очень-очень гибкий интерфейс.

Now, I use this as a mouse to approach skin,

Теперь я использую его как мышь, чтобы приблизиться к коже,

a muscular arm,

к мускулистой руке,

so now let's feel his biceps,

и сейчас мы почувствуем бицепсы

or shoulders.

или плечи.

So now you see how much stiffer it becomes.

Обратите внимание, что он становится более жёстким.

Let's explore even more.

Давайте исследовать дальше.

Let's approach the ribcage.

Приблизимся к грудной клетке.

And as soon as I move on top of the ribcage

Как только я навожу курсор на рёбра

and between the intercostal muscles,

и межрёберные мышцы,

which is softer and harder,

которые отличаются по жёсткости,

I can feel the difference of the stiffness.

я чувствую эту разницу между ними.

Take my word for it.

Поверьте мне на слово.

So now you see, it's much stiffer in terms of the force

Заметьте, что датчик стал жёстче, тут гораздо больше сопротивления,

it's giving back to my fingertip.

и я чувствую это кончиками пальцев.

So I showed you the surfaces that aren't moving.

Я продемонстрировала вам неподвижную поверхность.

How about if I were to approach something that moves,

А что, если дотронуться до чего-то подвижного,

for example, like a beating heart?

например, до бьющегося сердца?

What would I feel?

Что я почувствую?

(Applause)

(Аплодисменты)

This can be your beating heart.

Это может быть вашим бьющимся сердцем.

This can actually be inside your pocket

Такой сенсор может быть у вас в кармане,

while you're shopping online.

когда вы делаете покупки онлайн.

Now you'll be able to feel the difference of the sweater that you're buying,

Теперь вы сможете почувствовать фактуру свитера, который вы покупаете,

how soft it is,

его мягкость,

if it's actually cashmere or not,

кашемировый он или нет.

or the bagel that you're trying to buy,

Вы сможете дотронуться до бублика,

how hard it is or how crispy it is.

проверить, насколько он свежий или хрустящий.

This is now possible.

Теперь это возможно.

The robotics technology is advancing to be more personalized and adaptive,

Робототехника развивается в сторону большей персонализации и адаптивности,

to adapt to our everyday needs.

чтобы подстроиться под ваши повседневные потребности.

This unique specie of reconfigurable robotics

Этот уникальный вид перестраиваемых роботов

is actually the platform to provide this invisible, intuitive interface

является на самом деле платформой с невидимым, интуитивным интерфейсом

to meet our exact needs.

для удовлетворения конкретных потребностей человека.

These robots will no longer look like the characters from the movies.

Эти роботы больше не будут выглядеть, как персонажи из фильмов.

Instead, they will be whatever you want them to be.

Вместо этого они будут такими, какими вам нужно.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)