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

Översättare: Helena Jonsson Granskare: Lisbeth Pekkari

My students and I work on very tiny robots.

Mina studenter och jag jobbar med väldigt små robotar.

Now, you can think of these as robotic versions

Man kan se dessa som robotvarianter

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

av något som alla känner till: en myra.

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

Vi vet att myror och insekter av den här storleksordningen

can do some pretty incredible things.

kan göra helt otroliga saker.

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

Alla har vi sett en grupp myror eller liknande,

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

som släpar iväg på ett potatischips under en picknick, till exempel.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Vari ligger de verkliga utmaningarna i att skapa dessa myror?

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

För det första, hur får vi in en myras alla egenskaper

in a robot at the same size scale?

i en robot av samma storlek som myran?

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

Först måste vi komma på hur vi får dem att röra sig

when they're so small.

när de är så små.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Vi behöver någon slags ben och effektiva motorer

för att åstadkomma rörelse,

in order to support that locomotion,

och vi behöver sensorer, kraft och ett styrsystem

and we need the sensors, power and control

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

för att få ihop allt för en semi-intelligent myrrobot.

And finally, to make these things really functional,

För att få det att fungera riktigt bra,

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

vill vi att många ska jobba tillsammans för att kunna göra svårare saker.

So I'll start with mobility.

Jag börjar med rörlighet.

Insects move around amazingly well.

Insekter rör sig förvånansvärt bra.

This video is from UC Berkeley.

Videon kommer från UC Berkeley.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

I den ser vi en kackerlacka som rör sig över oerhört tuff terräng

without tipping over,

utan att falla omkull,

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

och den kan göra detta eftersom dess ben är en kombination av styva material,

which is what we traditionally use to make robots,

något som vi brukar använda när vi gör robotar,

and soft materials.

och mjuka material.

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

Att hoppa är ett annat intressant sätt att ta sig fram när man är väldigt liten.

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

Insekterna lagrar energin i en fjäder och släpper lös den hastigt

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

för att få kraft att hoppa upp ur vatten till exempel.

So one of the big contributions from my lab

En av de största bidragen från mitt labb

has been to combine rigid and soft materials

har varit att kombinera styva och mjuka material

in very, very small mechanisms.

i väldigt, väldigt små mekanismer.

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

Den här hoppmekanismen är cirka fyra millimeter per sida,

so really tiny.

väldigt liten.

Det hårda materialet här är kisel, och det mjuka är silikongummi.

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

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

Grundidén är att trycka ihop den,

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

lagra energin i fjädrarna, och släppa lös dem för att hoppa.

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

Det finns inga motorer på den här, ingen kraft.

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

Den utlöses med en metod som vi i mitt labb kallar

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"Avgångselev med pincett".

(Skratt)

So what you'll see in the next video

Det ni ska få se i nästa video

is this guy doing amazingly well for its jumps.

är en liten grej som gör fantastiska hopp

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

Det här är Aaron, avgångselev med pincett.

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

Det ni ser är en fyra-milimeters mekanism

jumping almost 40 centimeters high.

som hoppar upp nära 40 centimeter.

That's almost 100 times its own length.

Det är nästan 100 gånger dess egen längd.

And it survives, bounces on the table,

Och den överlever, studsar lite på bordet.

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

Den är otroligt tålig, och den överlever helt OK tills vi tappar bort den

because it's very tiny.

eftersom den är så liten.

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

Till slut vill vi kunna sätta dit motorer på den.

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

Studenterna i labbet jobbar med millimeter-stora motorer

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

som så småningom ska integreras på små, autonoma robotar.

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

Men för att kunna få till mobilitet och rörelse för så här små grejer

we're cheating and using magnets.

fuskar vi lite och använder magneter.

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

Det här ska till slut bli ben till en mikrorobot.

and you can see the silicone rubber joints

Ni ser silikongummilederna.

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

Det finns en inbyggd magnet som rör sig

by an external magnetic field.

med hjälp av ett externt magnetfält.

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

Det här leder fram till roboten jag visade er tidigare.

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

Det verkligt intressanta är att tack vare roboten kan vi förstå

is how insects move at this scale.

hur små insekter rör sig.

Vi har en riktigt bra modell för hur allt

We have a really good model for how everything

från en kackerlacka till en elefant rör sig.

from a cockroach up to an elephant moves.

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

Alla rör vi oss på ett studsande sätt när vi springer.

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

Men om jag är väldigt liten kommer kraften mellan fötter och mark

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

att påverka min rörelse mycket mer än massan,

which is what causes that bouncy motion.

vilket ger detta studsande rörelsemönster.

So this guy doesn't work quite yet,

Den här fungerar inte riktigt än,

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

men vi har större varianter som kan springa omkring.

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

Den här är cirka en centimeter per sida; väldigt liten,

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

och den springer cirka 10 kroppslängder per sekund,

so 10 centimeters per second.

10 centimeter per sekund.

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

Ganska snabbt för en liten grej,

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

och det kommer gå fortare.

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

Ungefär så ligger vi till idag.

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

Vi kan också skriva ut 3D-versioner som kan klättra över hinder,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

på liknande sätt som ni såg kackerlackan göra tidigare.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Målet är att lägga samman allt i en robot.

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

Vi vill ha känsel, kraft, styrsystem och drivkraft,

and not everything needs to be bio-inspired.

och allt måste inte vara bio-inspirerat.

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

Den här roboten är ungefär lika stor som en Tic Tac,

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

och istället för att använda magneter eller muskler för att få den att röra sig

we use rockets.

så använder vi raketer.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Det här är ett småskaligt ljuskänsligt material

and we can create tiny pixels of this,

som vi gör små pixlar av.

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

Vi kan fästa en liten pixel på magen på den här roboten,

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

och den kommer att hoppa när den känner att ljusstyrkan ökar.

So the next video is one of my favorites.

Nästa video är en av mina favoriter.

So you have this 300-milligram robot

En 300 milligrams robot

jumping about eight centimeters in the air.

som hoppar åtta centimeter upp i luften.

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

Den är bara 4 x 4 x 7 millimeter stor.

And you'll see a big flash at the beginning

Ni ser en stor blixt i början

when the energetic is set off,

när raketpixeln utlöses

and the robot tumbling through the air.

och roboten flyger fram genom luften.

So there was that big flash,

Först den stora blixten

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

och sedan ser man roboten hoppa upp genom luften.

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

Den sitter inte fast i något, inga snören.

Everything is onboard, and it jumped in response

Den har allt inbyggt, och den hoppade

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

för att en student tände en bordslampa bredvid den.

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

Jag tror ni kan föreställa er alla coola saker vi skulle kunna göra

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

med robotar som kan springa, hoppa, rulla, och som är av den här storleksordningen.

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

Tänk er spillrorna efter en naturkatastrof som till exempel en jordbävning.

Imagine these small robots running through that rubble

Tänk er små robotar som far runt bland spillrorna

to look for survivors.

i jakt på överlevande.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Eller tänk er en massa små robotar som springer runt på en bro

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

för att inspektera och kolla att den är säker

so you don't get collapses like this,

så man inte drabbas av ras som det här,

which happened outside of Minneapolis in 2007.

som hände utanför Minneapolis 2007.

Or just imagine what you could do

Föreställ er vad man skulle kunna göra

if you had robots that could swim through your blood.

om man hade robotar simmandes runt i sitt blodomlopp.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Som i "Den fantastiska resan" av Isaac Asimov.

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

Eller att man skulle kunna operera utan att behöva skära i dig.

Or we could radically change the way we build things

Vi skulle kunna ändra radikalt på hur vi bygger saker

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

om man fick våra små robotar att jobba på samma sätt som termiter.

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

De bygger sådana här otroliga åttameters högar,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

som helt enkelt är väl ventilerade flerfamiljshus för termiter

in Africa and Australia.

i Afrika och Australien.

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

Jag har visat några av de möjligheter

of what we can do with these small robots.

vi har med små robotar.

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

Vi har gjort framsteg, men det finns mycket kvar att göra,

and hopefully some of you can contribute to that destination.

och kanske kan några av er hjälpa till att nå målet.

Thanks very much.

Tack så mycket!

(Applause)

(Applåder)