Origami robots that reshape and transform themselves | Jamie Paik

Перекладач: Vadym Korniienko Утверджено: Kate Tarnovetska

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

Як спеціалісту з робототехніки, мені ставлять багато питань.

"When we will they start serving me breakfast?"

''Коли роботи почнуть подавати сніданок?''

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

Раніше я вважала, що у майбутньому роботи будуть більш схожими на нас,

I thought they would look like me,

тобто зовні будуть, як я.

so I built eyes that would simulate my eyes.

Тому я створила очі, що імітуватимуть мої.

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

Я сконструювала руку, яка зможе задовольняти мої потреби...

baseballs.

подати бейсбольний м'яч.

Classical robots like this

Класичні роботи, як цей,

are built and become functional

створюються та стають функціональними

based on the fixed number of joints and actuators.

завдяки встановленій кількості з'єднань та силових приводів.

And this means their functionality and shape are already fixed

Це означає, що їхня функціональність та форма вже визначені заздалегідь

at the moment of their conception.

на момент створення.

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

Незважаючи на те, що ця рука досить влучно кидає --

it even hit the tripod at the end--

вона навіть влучила у штатив вкінці --

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

це не означає, що вона приготує вам повноцінний сніданок.

It's not really suited for scrambled eggs.

Вона навіть не здатна приготувати омлет.

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

Саме тоді мене осяяло нове бачення майбутнього робототехніки:

the transformers.

трансформери.

They drive, they run, they fly,

Вони їздять, вони бігають, вони літають

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

залежно від умов навколишнього середовища та мети.

To make this a reality,

Щоб втілити цей задум у реальність,

you really have to rethink how robots are designed.

необхідно застосувати новий підхід до проектування роботів.

So, imagine a robotic module in a polygon shape

Уявіть роботизований модуль у формі багатокутника,

and using that simple polygon shape

і за допомогою такої простої форми

to reconstruct multiple different forms

змінюється безліч різних форм,

to create a new form of robot for different tasks.

щоб спроектувати нову форму робота залежно від поставленого завдання.

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

У КГ, комп'ютерній графіці, це не проблема --

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

Якщо говорити про створення більшості фільмів з використанням КГ.

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

Але якщо ви намагаєтеся створити робота, який фізично рухається,

it's a completely new story.

це зовсім інше питання.

It's a completely new paradigm.

Це абсолютно нова парадигма.

But you've all done this.

Але ви вже все це створювали.

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

Я думаю, кожен із вас виготовляв з паперу літачки, човники чи журавликів.

Origami is a versatile platform for designers.

Орігамі - це універсальна платформа для проектувальників.

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

З одного аркуша паперу можна створити безліч форм,

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

якщо не влаштовує форма, можна розгорнути і повторно згорнути аркуш.

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

Згорнувши аркуш, можна з 2D поверхні утворити будь-яку 3D форму,

and this is proven mathematically.

і це математично доведено.

And imagine if you were to have an intelligent sheet

А тепер уявіть, що необхідно створити аркуш зі штучним інтелектом,

that can self-fold into any form it wants,

який може набувати будь-якої форми,

anytime.

в будь-який час.

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

Саме над цим я працюю вже довгий час.

I call this robotic origami,

Я називаю цей тип орігамі роботизованим орігамі,

"robogami."

''робогамі.''

This is our first robogami transformation

Це перша трансформація робогамі,

that was made by me about 10 years ago.

яку я зробила приблизно 10 років тому.

From a flat-sheeted robot,

Плоский робот

it turns into a pyramid and back into a flat sheet

перетворюється у піраміду і знову у площину,

and into a space shuttle.

а потім у космічний корабель.

Quite cute.

Цілком продумано.

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

Через 10 років завдяки праці моєї групи дослідників у сфері ніндзя орігамі --

about 22 of them right now --

вона налічує приблизно 22 людей --

we have a new generation of robogamis,

ми отримали нове покоління робогамі,

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

воно трохи ефективніше і функціональніше, ніж попереднє.

So the new generation of robogamis actually serve a purpose.

Тому нове покоління робогамі фактично відповідає нашій меті.

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

Наприклад, цей робогамі переміщується по різних поверхнях автономно.

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

Коли це суха і рівна поверхня, він повзає.

And if it meets sudden rough terrain,

А коли перед ним нерівна поверхня,

it starts rolling.

він починає котитися.

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

Все це виконує один і той самий робот,

but depending on which terrain it meets,

але, залежно від типу поверхні,

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

він активує силові приводи у відповідній послідовності.

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

І як тільки йому трапляється перешкода, він її перестрибує.

It does this by storing energy in each of its legs

Він виконує це завдяки накопиченню енергії в кожній із його кінцівок

and releasing it and catapulting like a slingshot.

і вивільненню цієї енергіі, і вилітає, як з рогатки.

And it even does gymnastics.

Він навіть виконує гімнастичний трюк.

Yay.

Круто.

(Laughter)

(Сміх)

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

Я щойно вам показала, що може зробити один робогамі.

Imagine what they can do as a group.

Уявіть, що може зробити група таких робогамі.

They can join forces to tackle more complex tasks.

Вони можуть об'єднати зусилля, щоб виконати складніші завдання.

Each module, either active or passive,

Кожен модуль, активний чи пасивний,

we can assemble them to create different shapes.

ми можемо задіяти, щоб створити різні форми.

Not only that, by controlling the folding joints,

Не лише форми завдяки контролю з'єднань загином.

we're able to create and attack different tasks.

Ми маємо змогу ставити різні завдання і приступати до їх виконання.

The form is making new task space.

Ця форма створює простір для постановки нових завдань.

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

І на цей раз найважливішою є взаємодія.

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

Цим модулям необхідно автономно знаходити один одного у різних просторових умовах,

attach and detach, depending on the environment and task.

приєднуватися або від'єднуватися залежно від навколишніх умов та завдання.

And we can do this now.

І тепер ми можемо це зробити.

So what's next?

Що робити далі?

Our imagination.

Скористаймося нашою уявою.

This is a simulation of what you can achieve

Це симуляція того, чого ми можемо досягти

with this type of module.

за допомогою цього типу модуля.

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

Ми вирішили спроектувати робота, який переміщується на 4 кінцівках,

turn into a little dog and make small gaits.

трансформується у маленьку собачку і робить невеликі кроки.

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

За допомогою цього ж модуля ми можемо спроектувати робота з іншими можливостями,

a manipulator, a typical, classical robotic task.

маніпулятора, типове завдання класичної робототехніки.

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

За допомогою маніпулятора можна підняти якийсь предмет.

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

Звісно, можна додати більше модулів, щоб зробити кінцівки маніпулятора довшими,

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

щоб брати або піднімати більші або менші предмети,

or even have a third arm.

або спроектувати третю кінцівку.

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

Для робогамі немає однієї чітко встановленої форми або завдання.

They can transform into anything, anywhere, anytime.

Вони можуть трансформуватися у будь-що, будь-де та будь-коли.

So how do you make them?

То ж як їх створити?

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

Найбільша технічна проблема створення робогамі - надтонкі

flexible,

та надгнучкі властивості

but still remaining functional.

із збереженням функціональності.

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

Робогамі складаються з багатьох шарів схем, двигунів,

microcontrollers and sensors,

мікроконтролерів та сенсорів,

all in the single body,

все в одному корпусі.

and when you control individual folding joints,

І коли ви контролюєте окремі з'єднання загином,

you'll be able to achieve soft motions like that

ви можете досягти ось таких плавних рухів

upon your command.

за вашою командою.

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

Замість одного робота, який створено для виконання лише одного завдання,

robogamis are optimized to do multi-tasks.

робогамі оптимізовано для виконання багатьох завдань.

And this is quite important

І це досить важливо

for the difficult and unique environments on the Earth

для складних та особливих умов навколишнього середовища, як на Землі,

as well as in space.

так і у космосі.

Space is a perfect environment for robogamis.

Космос -- це ідеальне середовище для робогамі.

You cannot afford to have one robot for one task.

Не можна дозволити собі мати одного робота для одного завдання.

Who knows how many tasks you will encounter in space?

Ніхто не знає, скільки завдань необхідно буде виконати в космосі.

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

Потрібна лише одна роботизована платформа, яка трансформується для безлічі завдань.

What we want is a deck of thin robogami modules

Необхідно мати лише один комплект тонких модулів робогамі,

that can transform to do multiples of performing tasks.

що здатні трансформуватися для виконання безлічі завдань.

And don't take my word for it,

Хай ваші сумніви розвіються,

because the European Space Agency and Swiss Space Center

бо Європейська космічна агенція і Швейцарський космічний центр

are sponsoring this exact concept.

є спонсорами для реалізації такої концепції.

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

Перед вами декілька зразків робогамі зі змінною структурою,

exploring the foreign land aboveground, on the surface,

що досліджують поверхню іншої планети,

as well as digging into the surface.

а також заглиблюються в підземний шар.

It's not just exploration.

Це не просто дослідження.

For astronauts, they need additional help,

Астронавтам необхідна додаткова допомога,

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

тому що вони не в змозі взяти з собою інтернів.

(Laughter)

(Сміх)

They have to do every tedious task.

Помічники астронавтів мають братися за кожне нудне завдання.

They may be simple,

Вони можуть бути прості,

but super interactive.

але надзвичайно інтерактивні.

So you need robots to facilitate their experiments,

Тому необхідні роботи, які полегшуватимуть проведення експериментів,

assisting them with the communications

забезпечуючи астронавтів зв'язком,

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

і просто висаджуючись на різні поверхні у якості третьої руки, що тримає знаряддя.

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

Але як астронавти зможуть контролювати робогамі, наприклад,

outside the space station?

за межами космічної станції?

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

В даному випадку я покажу вам робогамі, який тримає космічне сміття.

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

Можна покластися на свій зір, щоб контролювати їх,

but what would be better is having the sensation of touch

але краще було б скористатися дотиковим відчуттям,

directly transported onto the hands of the astronauts.

яке безпосередньо передається до рук астронавтів.

And what you need is a haptic device,

Необхідно мати лише тактильний пристрій,

a haptic interface that recreates the sensation of touch.

тактильний інтерфейс, який відтворює відчуття дотику.

And using robogamis, we can do this.

Ми можемо цього досягти завдяки робогамі.

This is the world's smallest haptic interface

Це найменший у світі тактильний інтерфейс,

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

що здатен відтворювати відчуття дотику на кінчиках пальців.

We do this by moving the robogami

Це можна зробити, приводячи в рух робогамі

by microscopic and macroscopic movements at the stage.

завдяки мікроскопічним рухам та рухам, видимим неозброєним оком на цьому етапі.

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

І досягнувши цього, можна не лише відчути

how big the object is,

величину предмета,

the roundness and the lines,

округлість і форму,

but also the stiffness and the texture.

а також жорсткість та текстуру.

Alex has this interface just underneath his thumb,

Алекс тримає великий палець на цьому інтерфейсі,

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

і якби він використав інтерфейс з ВР окулярами та контролерами,

now the virtual reality is no longer virtual.

тоді віртуальна реальність перестала б бути віртуальною.

It becomes a tangible reality.

Це реальність, яку можна відчути на дотик.

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

Синя кулька, червона кулька і чорна кулька, на які він дивиться,

is no longer differentiated by colors.

більше не розрізняються за кольором.

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

Тепер це ґумова синя кулька, губчаста червона кулька і більярдна чорна кулька.

This is now possible.

Тепер це можливо.

Let me show you.

Зараз я це продемонструю.

This is really the first time this is shown live

Вперше ця демонстрація проходить наживо

in front of a public grand audience,

перед великою аудиторією

so hopefully this works.

з надією, що все спрацює.

So what you see here is an atlas of anatomy

Зараз ви бачите атлас анатомії людини

and the robogami haptic interface.

та тактильний інтерфейс робогамі.

So, like all the other reconfigurable robots,

Подібно до всіх інших роботів зі змінною структурою,

it multitasks.

він багатоцільовий.

Not only is it going to serve as a mouse,

Він працює не лише у якості мишки,

but also a haptic interface.

але й також як тактильний інтерфейс.

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

Зараз курсор розміщено на білому фоні, на якому нічого не зображено.

That means there is nothing to feel,

Тобто, на дотик нічого не відчувається,

so we can have a very, very flexible interface.

тому інтерфейс дуже і дуже гнучкий.

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

Тепер за допомогою інтерфесйса я наближу курсор до шкіри,

a muscular arm,

до руки з м'язами,

so now let's feel his biceps,

тепер давайте відчуємо на дотик біцепси

or shoulders.

або плечі.

So now you see how much stiffer it becomes.

Тепер ви бачите, наскільки зменшилася пружність інтерфейсу.

Let's explore even more.

Давайте дослідимо ще більше.

Let's approach the ribcage.

Наблизимо наш курсор до грудної клітки.

And as soon as I move on top of the ribcage

Рухаючи курсор у верхній частині грудної клітки

and between the intercostal muscles,

та між міжреберними м'язами,

which is softer and harder,

тобто там, де різна жорсткість,

I can feel the difference of the stiffness.

я відчуваю різницю пружності інтерфейсу.

Take my word for it.

Можете не сумніватися.

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

Інтерфейс став набагато жорсткішим по відношенню до сили пружності,

it's giving back to my fingertip.

яку він передає кінчику мого пальця.

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

Я продемонструвала вам експеримент з нерухомими поверхнями.

How about if I were to approach something that moves,

Уявімо, що мені необхідно наблизити курсор до рухомої поверхні,

for example, like a beating heart?

наприклад, до серця, яке б'ється.

What would I feel?

Що б я відчула?

(Applause)

(Оплески)

This can be your beating heart.

Ви можете відчути на дотик, як стукає ваше серце.

This can actually be inside your pocket

Цей інтерфейс може фактично знаходитися у вашій кишені,

while you're shopping online.

коли ви здійснюєте покупки онлайн.

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

Тепер ви маєте змогу відчути на дотик светр, який ви купуєте,

how soft it is,

його м'якість,

if it's actually cashmere or not,

перевірити чи це кашемір,

or the bagel that you're trying to buy,

або купити бублики, перевірити,

how hard it is or how crispy it is.

наскільки вони тверді або хрусткі.

This is now possible.

Тепер це можливо.

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

Робототехніка розвивається і стає більш персоналізованою та адаптивною,

to adapt to our everyday needs.

щоб пристосуватися до наших потреб.

This unique specie of reconfigurable robotics

Цей унікальний вид робототехніки, здатної до трансформації,

is actually the platform to provide this invisible, intuitive interface

фактично є платформою для створення цього невидимого, інтуїтивного інтерфейсу,

to meet our exact needs.

щоб задовольнити наші конкретні потреби.

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

Ці роботи більше не будуть схожі на персонажів з фільмів.

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

Вони перетворюватимуться у те, що нам заманеться.

Thank you.

Дякую.

(Applause)

(Оплески)