The artificial muscles that will power robots of the future | Christoph Keplinger

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Çeviri: Barın Selçuk Gözden geçirme: Gözde Alpçetin

In 2015, 25 teams from around the world

2015'te dünyanın farklı yerlerinden 25 takım

competed to build robots for disaster response

afetlere müdahale için robotlar yapmak üzere yarıştılar;

that could perform a number of tasks,

bunlar elektrikli araç kullanma,

such as using a power tool,

engebeli arazide çalışma,

working on uneven terrain

ve araba sürme gibi görevleri yerine getirebiliyorlardı.

and driving a car.

That all sounds impressive, and it is,

Tüm bunlar etkileyici geliyor, öyle de

but look at the body of the winning robot, HUBO.

fakat kazanan robot HUBO'nun vücuduna bir bakın.

Here, HUBO is trying to get out of a car,

İşte, HUBO arabadan inmeye çalışıyor.

and keep in mind,

Aklınızda bulunsun,

the video is sped up three times.

bu video üç kat hızlandırılmış.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

HUBO, from team KAIST out of Korea, is a state-of-the-art robot

Kore'den KAIST ekibinin yaptığı HUBO,

etkileyici yetenekleri olan son teknoloji ürünü bir robot.

with impressive capabilities,

but this body doesn't look all that different

Ama vücudu onlarca yıl önce gördüğümüz

from robots we've seen a few decades ago.

robotlardan çok da farklı gözükmüyor.

If you look at the other robots in the competition,

Yarışmadaki diğer robotlara bakarsanız,

their movements also still look, well, very robotic.

onların hareketleri de oldukça robotsu gözüküyor.

Their bodies are complex mechanical structures

Vücutları, metal ve elektrikli motorlar gibi

using rigid materials

such as metal and traditional rigid electric motors.

sert malzemeler kullanan karmaşık mekanik yapılardır.

They certainly weren't designed

Kesinlikle düşük maliyetli,

to be low-cost, safe near people

insanlar için güvenli

ve öngörülemeyen zorluklara adapte olmak üzere tasarlanmamışlar.

and adaptable to unpredictable challenges.

We've made good progress with the brains of robots,

Robotların beyinleri açısından iyi bir gelişme kaydettik

but their bodies are still primitive.

fakat vücutları hala ilkel bir halde.

This is my daughter Nadia.

Bu benim kızım Nadia.

She's only five years old

Sadece beş yaşında

and she can get out of the car way faster than HUBO.

ve HUBO'dan çok daha hızlı arabadan inebilir.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

She can also swing around on monkey bars with ease,

Ayrıca park demirlerinde şimdiki herhangi bir insan benzeri robottan

much better than any current human-like robot could do.

çok daha iyi sallanabilir.

In contrast to HUBO,

HUBO'nun aksine

the human body makes extensive use of soft and deformable materials

insan vücudu kas ve deri gibi yumuşak ve biçim değiştirebilen materyallerden

such as muscle and skin.

elinden geldiğince faydalanır.

We need a new generation of robot bodies

Doğanın yumuşak madde tasarımlarından,

that is inspired by the elegance, efficiency and by the soft materials

zarafeti ve verimliliğinden ilham alan

yeni nesil robot vücutlarına ihtiyacımız var.

of the designs found in nature.

And indeed, this has become the key idea of a new field of research

Bu da yumuşak robotik denilen yeni bir araştırma alanının

called soft robotics.

ana fikri haline geldi.

My research group and collaborators around the world

Araştırma grubum ve dünya genelinden iş arkadaşlarım

are using soft components inspired by muscle and skin

doğada bulunan organizmaların hayret verici yeteneklerine

to build robots with agility and dexterity

gittikçe daha da çok yaklaşan çevikliğe ve beceriye sahip

that comes closer and closer

robotlar üretmek için

to the astonishing capabilities of the organisms found in nature.

kas ve deriden ilham alan yumuşak bileşenler kullanıyoruz.

I've always been particularly inspired by biological muscle.

Her zaman biyolojik kaslardan ilham almışımdır.

Now, that's not surprising.

Bu, pek şaşırtıcı değil.

I'm also Austrian, and I know that I sound a bit like Arnie, the Terminator.

Avusturyalıyım ve biliyorum ki kulağa Terminatör Arnie gibi geliyorum.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

Biological muscle is a true masterpiece of evolution.

Biyolojik kas gerçek bir evrim şaheseridir.

It can heal after damage

Bir hasardan sonra iyileşebilir

and it's tightly integrated with sensory neurons

ve harekete ve çevreye geri bildirim vermek için

for feedback on motion and the environment.

duyusal nöronlarla sıkıca bütünleşmiştir.

It can contract fast enough to power the high-speed wings

Sinek kuşunun yüksek hızlı kanatlarına güç verecek kadar hızlı kasılabilir;

of a hummingbird;

it can grow strong enough to move an elephant;

bir fili hareket ettirecek kadar güçlenebilir

and it's adaptable enough to be used in the extremely versatile arms

ve bütün vücudunu küçük deliklere sığdırabilen bir hayvan olan ahtapotun

of an octopus,

an animal that can squeeze its entire body through tiny holes.

fazlasıyla çok yönlü kollarında kullanılacak kadar adapte olabilir.

Actuators are for robots what muscles are for animals:

Hayvanlar için kaslar ne ise robotlar için aktüatörler de o:

key components of the body

Hareketi ve dünyayla etkileşimi sağlayan,

that enable movement and interaction with the world.

vücudun temel bileşenleridir.

So if we could build soft actuators,

Yani gerçekleri gibi çok yönlü, uyum sağlayabilen

or artificial muscles,

ve aynı performansı gösterebilen

that are as versatile, adaptable

yumuşak aktüatörler veya yapay kaslar yapabilirsek

and could have the same performance as the real thing,

we could build almost any type of robot

neredeyse her türlü kullanım için her türlü robotu üretebiliriz.

for almost any type of use.

Not surprisingly, people have tried for many decades

Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, insanlar on yıllarca

to replicate the astonishing capabilities of muscle,

kasın büyüleyici becerilerini taklit etmeyi denedi

but it's been really hard.

fakat bu çok zordu.

About 10 years ago,

Yaklaşık 10 yıl önce,

when I did my PhD back in Austria,

Avusturya'da doktoramı yaparken

my colleagues and I rediscovered

ben ve iş arkadaşlarım

what is likely one of the very first publications on artificial muscle,

1880'de yayınlanan, büyük ihtimalle yapay kaslar üzerine yazılmış

published in 1880.

ilk yayınlardan birini keşfettik.

"On the shape and volume changes of dielectric bodies

Alman fizikçi Wilhelm Röntgen tarafından yayınlanan

caused by electricity,"

"Dielektrik cisimlerin elektrik sebebiyle biçim ve hacim değişimleri üzerine."

published by German physicist Wilhelm Röntgen.

Most of you know him as the discoverer of the X-ray.

Birçoğunuz onu X-ray'in bulucusu olarak biliyor.

Following his instructions, we used a pair of needles.

Onun talimatlarıyla bir çift iğne kullandık.

We connected it to a high-voltage source,

Bunları yüksek voltajlı bir kaynağa bağlayıp

and we placed it near a transparent piece of rubber

plastik bir çerçeveye gerilmiş

that was prestretched onto a plastic frame.

şeffaf bir lastik parçasının yanına koyduk.

When we switched on the voltage,

Voltajı açtığımızda

lastik deforme oldu

the rubber deformed,

and just like our biceps flexes our arm,

ve tıpkı bicepsimizin kolumuzu esnettiği gibi

the rubber flexed the plastic frame.

lastik de plastik çerçeveyi esnetti.

It looks like magic.

Sihir gibi görünüyor.

The needles don't even touch the rubber.

İğneler lastiğe dokunmuyor bile.

Now, having two such needles is not a practical way

Bu şekilde iki iğne kullanmak

yapay kasları çalıştırmanın pratik bir yolu değil

of operating artificial muscles,

but this amazing experiment got me hooked on the topic.

ama bu harika deney beni konuya bağladı.

I wanted to create new ways to build artificial muscles

Gerçek uygulamalar için iyi çalışacak yapay kaslar oluşturmak için

that would work well for real-world applications.

yeni yöntemler yaratmak istedim.

For the next years, I worked on a number of different technologies

Sonraki yıllar boyunca, umut veren birçok farklı teknoloji üzerine çalıştım

that all showed promise,

but they all had remaining challenges that are hard to overcome.

ama bunların hepsi aşması zor engellere sahipti.

In 2015,

2015'te,

when I started my own lab at CU Boulder,

CU Boulder'da kendi laboratuvarımı kurunca

I wanted to try an entirely new idea.

tamamen yeni bir fikir denemek istedim.

I wanted to combine the high speed and efficiency

Elektrikli aktüatörlerin yüksek hızını ve verimliliğini,

of electrically driven actuators

yumuşak, akışkanla çalışan aktüatörlerin

with the versatility of soft, fluidic actuators.

çok yönlülüğüyle birleştirmek istedim.

Therefore, I thought,

Bu nedenle düşündüm ki

maybe I can try using really old science in a new way.

belki oldukça eski bilgileri yeni bir şekilde kullanmayı deneyebilirim.

The diagram you see here

Gördüğünüz şema,

shows an effect called Maxwell stress.

Maxwell basıncı denilen bir etkiyi gösteriyor.

When you take two metal plates

İki metal levha alıp

and place them in a container filled with oil,

bunları yağ dolu bir kaba koyar

and then switch on a voltage,

ve sonra voltajı açarsanız

the Maxwell stress forces the oil up in between the two plates,

Maxwell gerilmesi yağı levhaların arasından yukarıya iter.

and that's what you see here.

Burada bunu görüyoruz.

So the key idea was,

Yani ana fikir şuydu:

can we use this effect to push around oil

Bu etkiyi, yumuşak ve esnek yapılar içinde bulunan yağı

contained in soft stretchy structures?

hareket ettirmek için kullanabilir miyiz?

And indeed, this worked surprisingly well,

Gerçekten de bu şaşırtıcı bir şekilde iyi çalıştı.

quite honestly, much better than I expected.

Dürüst olayım, beklediğimden çok daha iyiydi.

Together with my outstanding team of students,

Seçkin öğrenci ekibimle birlikte bu fikri

we used this idea as a starting point

bir başlangıç noktası olarak kullanarak

to develop a new technology called HASEL artificial muscles.

HASEL yapay kaslar denilen yeni bir teknoloji geliştirdik.

HASELs are gentle enough to pick up a raspberry

HASEL'ler bir ahududuyu zarar vermeden alabilecek kadar nazik.

without damaging it.

They can expand and contract like real muscle.

Gerçek bir kas gibi genişleyip kasılabiliyorlar.

And they can be operated faster than the real thing.

Gerçeğinden daha hızlı çalıştırılabiliyorlar.

They can also be scaled up to deliver large forces.

Ayrıca büyük kuvvet uygulamak için yükseltilebilirler.

Here you see them lifting a gallon filled with water.

Burada yaklaşık 4 litre su dolu bir şişeyi kaldırırken görüyorsunuz.

They can be used to drive a robotic arm,

Bir robotik kolda kullanılabilirler,

and they can even self-sense their position.

hatta pozisyonlarını bile algılayabilirler.

HASELs can be used for very precise movement,

HASEL'ler oldukça ince hareketler için kullanılabilirler

but they can also deliver very fluidic, muscle-like movement

ama aynı zamanda oldukça akışkan, kassı hareketler

and bursts of power to shoot up a ball into the air.

ve bir topu havaya fırlatmak için güç patlamaları iletebilirler.

When submerged in oil,

Yağ ile kaplandığında

HASEL artificial muscles can be made invisible.

HASEL yapay kaslar görünmez hale getirilebilirler.

So how do HASEL artificial muscles work?

Peki HASEL yapay kaslar nasıl çalışıyor?

You might be surprised.

Bunun cevabına şaşırabilirsiniz.

They're based on very inexpensive, easily available materials.

Oldukça ucuz ve kolay bulunan materyallerden yapılıyorlar.

You can even try, and I recommend it,

Temel prensibini evde bile deneyebilirsiniz

the main principle at home.

ki bunu yapmanızı öneririm.

Take a few Ziploc bags and fill them with olive oil.

Birkaç kilitli poşet alıp bunları zeytinyağı ile doldurun.

Try to push out air bubbles as much as you can.

Hava kabarcıklarını elinizden geldiğince çıkarın.

Now take a glass plate and place it on one side of the bag.

Şimdi cam bir levha alın ve poşetin bir kenarına yerleştirin.

When you press down, you see the bag contract.

Bastırınca poşetin kasıldığını görebilirsiniz.

Now the amount of contraction is easy to control.

Kasılma miktarını kontrol etmek oldukça kolay.

When you take a small weight, you get a small contraction.

Küçük bir ağırlık alırsanız küçük bir kasılma,

With a medium weight, we get a medium contraction.

orta bir ağırlık alırsanız orta bir kasılma,

And with a large weight, you get a large contraction.

büyük bir ağırlık alırsanız büyük bir kasılma elde edersiniz.

Now for HASELs, the only change is to replace the force of your hand

HASEL'lar içinse tek fark elinizin veya ağırlığın uyguladığı kuvvetin

or the weight with an electrical force.

elektriksel bir kuvvetle değişmesi.

HASEL stands for "hydraulically amplified self-healing electrostatic actuators."

HASEL'ın açılımı:

"Hidrolik Olarak Güçlendirilmiş İyileşebilen Elektrostatik Aktüatörler"

Here you see a geometry called Peano-HASEL actuators,

Burada birçok olası tasarımdan biri olan

Peano-HASEL aktüatörleri denilen bir geometri görüyorsunuz.

one of many possible designs.

Again, you take a flexible polymer such as our Ziploc bag,

Tekrardan kilitli poşet gibi esnek bir polimer alıyorsunuz,

you fill it with an insulating liquid, such as olive oil,

bunu zeytinyağı gibi yalıtkan bir sıvıyla dolduruyorsunuz

and now, instead of the glass plate,

ve bu sefer cam levha yerine

you place an electrical conductor on one side of the pouch.

kesenin bir kenarına bir elektriksel iletken koyuyorsunuz.

To create something that looks more like a muscle fiber,

Kas lifine daha çok benzeyen bir şey oluşturmak için

you can connect a few pouches together

birkaç keseyi birleştirip

and attached a weight on one side.

bir kenara bir ağırlık ekleyin.

Next, we apply voltage.

Sonra voltaj uygulayın.

Now, the electric field starts acting on the liquid.

Şimdi, elektrik alanı sıvıya etki etmeye başlıyor.

It displaces the liquid,

Sıvının yerini değiştiriyor

and it forces the muscle to contract.

ve kası kasılmaya zorluyor.

Here you see a completed Peano-HASEL actuator

Burada tamamlanmış bir Peano-HASEL aktüatörünü

and how it expands and contracts when voltage is applied.

ve bunun voltaj verilince nasıl genişlediğini ve kasıldığını görüyorsunuz.

Viewed from the side,

Yandan inceleyince

you can really see those pouches take a more cylindrical shape,

cidden keselerin daha silindirik bir şekil aldığını görebilirsiniz,

such as we saw with the Ziploc bags.

kilitli poşetlerle gördüğümüz gibi.

We can also place a few such muscle fibers next to each other

Bunun gibi birkaç kas lifini yan yana yerleştirip

to create something that looks even more like a muscle

daha da fazla kasa benzeyen ve aynı zamanda enine genişleyip

that also contracts and expands in cross section.

kasılabilen bir şey oluşturabiliriz.

These HASELs here are lifting a weight that's about 200 times heavier

Buradaki HASEL'lar kendi ağırlıklarından

yaklaşık 200 kat daha ağır bir yük kaldırıyorlar.

than their own weight.

Here you see one of our newest designs, called quadrant donut HASELs

Burada çeyrek çörek HASEL'ları dediğimiz en yeni tasarımlarımızdan birinin

and how they expand and contract.

genişleyip kasılmasını görüyoruz.

They can be operated incredibly fast, reaching superhuman speeds.

İnsanüstü hızlara ulaşacak kadar hızlı çalıştırılabilirler.

They are even powerful enough to jump off the ground.

Üstelik yerden zıplayabilecek kadar güçlüler.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

Overall, HASELs show promise to become the first technology

Özetle, HASEL'lar biyolojik kas performansıyla eşdeğer

that matches or exceeds the performance of biological muscle

veya daha iyi bir performansa sahip ve aynı zamanda büyük ölçekli üretimle

while being compatible with large-scale manufacturing.

uyumlu olan ilk teknoloji olmayı vaat ediyor.

Aynı zamanda oldukça genç bir teknoloji, daha yeni başlıyoruz.

This is also a very young technology. We are just getting started.

We have many ideas how to drastically improve performance,

Yeni materyaller ve tasarımlar kullanarak biyolojik kasın ve elektrikli motorların

using new materials and new designs to reach a level of performance

ötesinde bir performansa ulaşmak için birçok fikrimiz var.

beyond biological muscle and also beyond traditional rigid electric motors.

Moving towards more complex designs of HASEL for bio-inspired robotics,

HASEL'in biyoloji ilhamlı robotik için daha kompleks tasarımlarından

here you see our artificial scorpion

yapay akrebimizi görüyorsunuz.

that can use its tail to hunt prey,

Kuyruğu ile avlanabiliyor.

in this case, a rubber balloon.

Bu örnekte, bir balon.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

Going back to our initial inspiration,

Baştaki ilhamımız olan ahtapot kollarının

the versatility of octopus arms and elephant trunks,

ve fil hortumlarının çok yönlülüğüne dönersek

we are now able to build soft continuum actuators

artık gerçeğinin kabiliyetlerine gittikçe yaklaşan

that come closer and closer to the capabilities of the real thing.

yumuşak süreç aktüatörleri üretebiliyoruz.

I am most excited about the practical applications

Ben en çok HASEL yapay kasların pratik uygulamaları hakkında heyecanlıyım.

of HASEL artificial muscles.

They'll enable soft robotic devices

Yaşam kalitesini artırabilen yumuşak robotik cihazlara olanak tanıyacak.

that can improve the quality of life.

Soft robotics will enable a new generation of more lifelike prosthetics

Yumuşak robotik, vücutlarının bir kısmını kaybeden insanlar için

yeni nesil daha gerçekçi protezler sağlayacaktır.

for people who have lost parts of their bodies.

Here you see some HASELs in my lab,

Burada laboratuvarımda bazı HASEL'ler görüyorsunuz,

early testing, driving a prosthetic finger.

ilk testler bir protez parmağı hareket ettiriyor.

One day, we may even merge our bodies with robotic parts.

Bir gün vücudumuzu robot parçalarıyla bile birleştirebiliriz.

Kulağa ilk başta çok korkutucu geldiğini biliyorum.

I know that sounds very scary at first.

But when I think about my grandparents

Dedelerimin ve tuvalete tek başına gitmek gibi

and the way they become more dependent on others

günlük işlerini yapmakta dahi başkalarına bağımlı olan kişilerin

to perform simple everyday tasks such as using the restroom alone,

daha da fazla kendilerini bir yük olarak gördüklerini düşünüyorum.

they often feel like they're becoming a burden.

With soft robotics, we will be able to enhance and restore

Yumuşak robotiklerle çevikliği ve el becerisini geliştirerek

agility and dexterity,

yaşlı insanların, yaşamlarının daha uzun bölümleri için

and thereby help older people maintain autonomy

özerkliklerini korumalarına yardımcı olacağız.

for longer parts of their lives.

Belki buna "yaşlanma karşıtı robotlar" diyebiliriz

Maybe we can call that "robotics for antiaging"

ve hatta insan evriminin bir sonraki aşaması.

or even a next stage of human evolution.

Geleneksel katı karşılıklarının aksine

Unlike their traditional rigid counterparts,

soft life-like robots will safely operate near people and help us at home.

yumuşak robotlar insanların yakınında güvenle çalışıp evde bize yardımcı olur.

Soft robotics is a very young field. We're just getting started.

Yumuşak robotik çok yeni bir alan, daha yeni başlıyoruz.

Umarım farklı altyapıya sahip birçok genç bu heyecan verici yolculukta bize katılır

I hope that many young people from many different backgrounds

join us on this exciting journey

and help shape the future of robotics

ve doğadan ilham alan yeni tasarımlar sunarak

by introducing new concepts inspired by nature.

robotik geleceğini şekillendirmeye yardımcı olur.

If we do this right,

Eğer bunu doğru yaparsak

we can improve the quality of life

hepimizin yaşam kalitesini artırabiliriz.

for all of us.

Thank you.

Teşekkür ederim.

(Applause)

(Alkış)