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

Перекладач: Inna Fedorenko Утверджено: Hanna Leliv

My students and I work on very tiny robots.

Ми з моїми студентами працюємо над дуже крихітними роботами.

Now, you can think of these as robotic versions

Можете розглянути це як роботичну версію

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

чогось вам дуже знайомого: мурахи.

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

Всі знають, що навіть мурахи та інші комахи таких розмірів

can do some pretty incredible things.

можуть робити неймовірні речі.

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

Ми всі бачили, як групка мурах

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

несе вашу картопляну чіпсу на пікніку, наприклад.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Що дійсно є проблемою у проектуванні цих мурах?

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

Перш за все, як ми перенесемо властивості мурахи

in a robot at the same size scale?

на робота тих же самих розмірів?

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

По-перше, нам потрібно з'ясувати, як змусити їх рухатися,

when they're so small.

коли вони такі малі.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Нам потрібні механізми ніг та ефективні мотори,

in order to support that locomotion,

щоб забезпечити пересування,

and we need the sensors, power and control

і нам потрібні сенсори, живлення та контроль,

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

щоб поєднати все це в автоматизованому роботі-мурасі.

And finally, to make these things really functional,

І, нарешті, щоб зробити ці речі більш функціональними,

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

нам потрібно, щоб вони працювали разом для виконання більших завдань.

So I'll start with mobility.

Тож я розпочну з мобільності.

Insects move around amazingly well.

Комахи пересуваються дивовижно швидко.

This video is from UC Berkeley.

Це відео з університету в Берклі.

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

Воно показує, як тарган рухається по дуже нерівній поверхні,

without tipping over,

не перекидаючись,

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

він в змозі робите це, тому що його ноги - це комбінація жорстких матеріалів,

which is what we traditionally use to make robots,

які використовуються для виготовлення роботів,

and soft materials.

та легких матеріалів.

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

Стрибки - ще один цікавий спосіб пізнавати все, коли ти дуже крихітний.

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

Ці комахи зберігають енергію, як в пружині, та вивільняють її дуже швидко,

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

щоб отримати потужну силу, наприклад, щоб вистрибнути з води.

So one of the big contributions from my lab

Великим внеском моєї лабораторії

has been to combine rigid and soft materials

було поєднання жорстких та твердих матеріалів

in very, very small mechanisms.

в дуже, дуже малих механізмах.

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

Тож цей механізм стрибку становить близько чотирьох міліметрів,

so really tiny.

дійсно крихітний.

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

Жорсткий матеріал - це кремній, а легкий матеріал - силіконова гума

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

Основна ідея в тому, що ми збираємося стиснути його,

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

енергію в пружинах, та потім вивільнити її для стрибка.

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

Тут немає моторів, ніякого живлення.

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

Воно приводиться в дію методом, який ми звемо в лабораторії

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"аспірант з пінцетом". (Сміх)

So what you'll see in the next video

В наступному відео ви побачите

is this guy doing amazingly well for its jumps.

цього приятеля, який напрочуд добре стрибає.

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

Тож це Аарон, аспірант, про якого йшла мова, з пінцетом,

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

і те, що ви бачите, це чотирьох-міліметровий механізм,

jumping almost 40 centimeters high.

який стрибає 40 міліметрів у висоту.

That's almost 100 times its own length.

Майже в 100 разів більше власної довжини.

And it survives, bounces on the table,

І він працює, стрибає на столі,

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

він неймовірно міцний і добре працював, доки ми не втратили його,

because it's very tiny.

тому що він дуже крихітний.

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

Зрештою, ми маємо намір також додати мотори,

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

і в нас є студенти, які працюють над моторами завбільшки з міліметр,

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

щоб в перспективі інтегрувати їх в маленьких автономних роботів.

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

Але щоб поглянути на рухливість та пересування при таких масштабах,

we're cheating and using magnets.

ми шахраюємо, використовуючи магніти.

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

Тут показано те, що зрештою буде частиною ноги мікроробота,

and you can see the silicone rubber joints

навіть видно з'єднання із силіконової гуми

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

і вбудований магніт там, який крутиться під впливом

by an external magnetic field.

зовнішнього магнітного поля.

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

Таким чином, результатом є робот, показаний раніше.

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

Дійсно цікаво, що цей робот допоможе нам з'ясувати,

is how insects move at this scale.

як комахи рухаються при такій величині.

We have a really good model for how everything

У нас є чудові моделі

from a cockroach up to an elephant moves.

руху кожного - від таргана до слона.

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

Ми всі рухаємось подібно пружині, коли біжимо.

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

Але коли я дійсно малий, сила між землею та ногами

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

впливатиме на пересування набагато більше ніж маса,

which is what causes that bouncy motion.

що є причиною пружинного руху.

So this guy doesn't work quite yet,

Тож цей приятель ще не працює,

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

та у нас є трохи більші моделі, які бігають.

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

Цей близько одного кубічного сантиметра, сторони по сантиметру, дуже крихітний,

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

і він пробігає в 10 разів більше довжини свого тіла за секунду,

so 10 centimeters per second.

10 сантиметрів за секунду.

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

Досить спритно, друже,

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

але це тільки обмежено нашою тестовою групою.

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

Однак це дає уявлення про те, як це працює.

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

Ми також роздрукували 3D моделі, які навіть можуть долати перешкоди,

a lot like the cockroach that you saw earlier.

дуже схоже на таргана, якого ви бачили раніше.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Зрештою, ми хочемо укомплектувати робота всім.

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

Потрібні сенсори, живлення, контроль, синхронізація всіх разом,

and not everything needs to be bio-inspired.

все повинно бути біотехнологічним.

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

Тож, це робот завбільшки з "Тік Так".

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

І в цьому випадку замість магнітів чи м'язів, щоб зрушити з місця,

we use rockets.

ми використовуємо ракети.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Це мікроскопічний енергетичний матеріал,

and we can create tiny pixels of this,

ми можемо створити його крихітні пікселі

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

і покласти один із цих пікселів на живіт цього робота,

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

і вловлюючи посилення світла, робот буде стрибати.

So the next video is one of my favorites.

Наступне відео - одне з моїх улюблених.

So you have this 300-milligram robot

У вас є робот вагою 300 міліграм,

jumping about eight centimeters in the air.

який стрибає 8 сантиметрів у повітрі.

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

І він розміром лише 4х4х7 міліметрів.

And you'll see a big flash at the beginning

Ви побачите великий спалах спочатку,

when the energetic is set off,

коли заряд вибухає,

and the robot tumbling through the air.

і робот перевертається в повітрі.

So there was that big flash,

Ось великий спалах,

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

і ви бачите, як робот підстрибує в повітря.

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

Нічого не прив'язано, до нього не під'єднано дроту.

Everything is onboard, and it jumped in response

З вмонтованим приладдям, він стрибає, зреагувавши

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

просто на увімкнену студентом поруч лампу.

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

Можете собі уявити всі круті речі, що ми зможемо зробити

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

з роботами, які можуть бігати, повзати, стрибати та крутитись з такими розмірами.

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

Уявіть руїни після стихійного лиха, такого як землетрус.

Imagine these small robots running through that rubble

Уявіть маленьких роботів, які бігають по уламках,

to look for survivors.

шукаючи вцілілих.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Або уявіть чимало крихітних роботів, що бігають по мосту,

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

щоб перевірити та впевнитись в його безпеці,

so you don't get collapses like this,

щоб не було обвалів, як той,

which happened outside of Minneapolis in 2007.

що трапився за межами Міннеаполіса в 2007.

Or just imagine what you could do

Чи просто уявіть, що б ви могли зробити,

if you had robots that could swim through your blood.

якби мали роботів, які могли б плавати у судинах.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

То як? "Фантастична подорож" Айзека Азімова.

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

Чи якби вони могли оперувати без необхідності розрізати.

Or we could radically change the way we build things

Ми б могли кардинально змінити спосіб будівництва,

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

якби у нас були крихітні роботи, які працювали б так само як терміти

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

і будували б неймовірні восьмиметрові насипи,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

добре провітрювані багатоквартирні будинки для інших термітів

in Africa and Australia.

в Африці та в Австралії.

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

Тож я показала вам деякі варіанти,

of what we can do with these small robots.

як можна використовувати цих роботів.

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

У нас вже є певний прогрес, але попереду ще довга дорога,

and hopefully some of you can contribute to that destination.

і, сподіваюсь, що дехто зможе сприяти кінцевій меті.

Thanks very much.

Дякую за увагу.

(Applause)

(Оплески)