The incredible potential of flexible, soft robots | Giada Gerboni

Reviewer: Nhi Ho

So, robots.

Robot.

Robots can be programmed

Robot có thể được lập trình

to do the same task millions of times with minimal error,

để làm những công việc trùng lặp hàng nghìn lần với ít sai sót nhất,

something very difficult for us, right?

một điều mà rất khó cho chúng ta, đúng không?

And it can be very impressive to watch them at work.

Và nó có thể rất ấn tượng khi xem robot làm việc.

Look at them.

Hãy nhìn chúng kìa.

I could watch them for hours.

Tôi có thể nhìn chúng trong hàng giờ liền

No?

Không ư?

What is less impressive

Điều ít ấn tượng hơn

is that if you take these robots out of the factories,

đó là khi bạn lấy những con robot này ra khỏi nhà máy,

where the environments are not perfectly known and measured like here,

nơi mà môi trường không được biết rõ và đo lường một cách hoàn hảo như ở đây,

to do even a simple task which doesn't require much precision,

để mà làm một việc đơn giản và không đòi hỏi quá nhiều sự chính xác

this is what can happen.

thì đây là điều có thể xảy ra.

I mean, opening a door, you don't require much precision.

Ý tôi là, mở một cánh cửa không cần quá nhiều sự chính xác

(Laughter)

(Cười)

Or a small error in the measurements,

Hoặc một sự sai sót nhỏ trong tính toán,

he misses the valve, and that's it --

Nó đã mất van, và thế là hết --

(Laughter)

(Cười)

with no way of recovering, most of the time.

và không có cách nào sửa lại được, đa phần là vậy.

So why is that?

Vậy, tại sao lại thế?

Well, for many years,

Trong nhiều năm

robots have been designed to emphasize speed and precision,

Robot đã được thiết kế để tăng cường tốc độ và độ chính xác,

and this translates into a very specific architecture.

và điều này đồng nghĩa với một thiết kế rất chuyên biệt.

If you take a robot arm,

Nếu bạn lấy tay robot,

it's a very well-defined set of rigid links

nó là một tập hợp rạch ròi gồm những liên kết cứng

and motors, what we call actuators,

và các mô-tơ, gọi là thiết bị truyền động,

they move the links about the joints.

dịch chuyển những liên kết ở các khớp.

In this robotic structure,

Trong cấu trúc Robot này,

you have to perfectly measure your environment,

bạn phải đo lường hoàn hảo môi trường của bạn,

so what is around,

cái gì ở xung quanh,

and you have to perfectly program every movement

và bạn phải lập trình hoàn hảo từng chuyển động

of the robot joints,

của các khớp robot,

because a small error can generate a very large fault,

bởi vì một lỗi nhỏ có thể tạo ra sai lầm rất lớn,

so you can damage something or you can get your robot damaged

và có thể tổn hại vật gì đó hoặc khiến robot bị hư

if something is harder.

nếu vật kia cứng hơn.

So let's talk about them a moment.

Vậy hãy nói về chúng một chút,

And don't think about the brains of these robots

và đừng nghĩ về não của các con robot này

or how carefully we program them,

hay chúng được lập trình cẩn thận thế nào,

but rather look at their bodies.

mà hãy nhìn vào cơ thể của chúng.

There is obviously something wrong with it,

Rõ ràng là có gì sai với nó,

because what makes a robot precise and strong

bởi vì điều khiến một con robot mạnh và chính xác

also makes them ridiculously dangerous and ineffective in the real world,

cũng khiến chúng cực kì nguy hiểm và không hiệu quả ngoài đời thực,

because their body cannot deform

bởi cơ thế của chúng không thể biến dạng

or better adjust to the interaction with the real world.

hay điều chỉnh thích hợp với sự tác động với môi trường thực.

So think about the opposite approach,

Nên hãy nghĩ đến cách tiếp cận khác,

being softer than anything else around you.

trở nên mềm hơn mọi thứ xung quanh bạn

Well, maybe you think that you're not really able to do anything if you're soft,

có thể bạn nghĩ rằng bạn sẽ không làm được gì nếu bạn mềm,

probably.

có thể.

Well, nature teaches us the opposite.

Tự nhiên dạy chúng ta điều ngược lại.

For example, at the bottom of the ocean,

Ví dụ, dưới đáy biển,

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

dưới hàng nghìn pound của áp lực nước,

a completely soft animal

một sinh vật hoàn toàn mềm,

can move and interact with a much stiffer object than him.

có thể di chuyển và tương tác với vật thể cứng hơn nó rất nhiều.

He walks by carrying around this coconut shell

Nó di chuyển bằng cách mang theo cái vỏ dừa này

thanks to the flexibility of his tentacles,

nhờ vào sự linh hoạt của các xúc tu,

which serve as both his feet and hands.

với vai trò của cả chân và tay.

And apparently, an octopus can also open a jar.

Rõ ràng, bạch tuộc còn có thể mở được cái lọ.

It's pretty impressive, right?

Khá ấn tượng, phải không?

But clearly, this is not enabled just by the brain of this animal,

Nhưng rõ ràng điều này không thể thực hiện chỉ với não của con vật này,

but also by his body,

mà còn là nhờ cơ thể của nó,

and it's a clear example, maybe the clearest example,

và đây là một ví dụ rõ, có thể là rõ ràng nhất,

of embodied intelligence,

của trí thông minh cơ thể,

which is a kind of intelligence that all living organisms have.

nó là một loại trí thông minh mà mọi sinh vật sống đều có.

We all have that.

Chúng ta đều có nó.

Our body, its shape, material and structure,

cơ thể chúng ta, hình dạng, chất liệu và kết cấu,

plays a fundamental role during a physical task,

đóng vai trò nền móng trong công việc thể chất,

because we can conform to our environment

vì chúng ta có thể thay đổi với môi trường

so we can succeed in a large variety of situations

nên ta có thể thành công trong nhiều tình huống

without much planning or calculations ahead.

không cần tính toán và lên kế hoạch trước.

So why don't we put some of this embodied intelligence

Vậy tại sao chúng ta không áp dụng trí thông minh này

into our robotic machines,

vào các máy robot,

to release them from relying on excessive work

để khiến chúng không phụ thuộc vào quá nhiều việc

on computation and sensing?

của tính toán và phán đoán?

Well, to do that, we can follow the strategy of nature,

Để thực hiện, ta cần tuân theo chiến lược của tự nhiên,

because with evolution, she's done a pretty good job

vì với sự tiến hóa, nó đã làm khá tốt việc

in designing machines for environment interaction.

thiết kế máy móc cho sự tác động với môi trường.

And it's easy to notice that nature uses soft material frequently

Và dễ dàng nhận thấy, thiên nhiên sử dụng vật liệu mềm thường xuyên

and stiff material sparingly.

và hiếm khi với vật liệu cứng.

And this is what is done in this new field of robotics,

Và đây là những gì đã được thực hiện trong lĩnh vực robot mới,

which is called "soft robotics,"

được gọi "robot mềm",

in which the main objective is not to make super-precise machines,

trong đó mục tiêu chính không phải là tạo ra những máy móc siêu chính xác,

because we've already got them,

vì chúng ta đã đạt được điều đó,

but to make robots able to face unexpected situations in the real world,

mà là giúp robot đối mặt với các tình huống bất ngờ ngoài đời thực,

so able to go out there.

và có thể ra ngoài đó.

And what makes a robot soft is first of all its compliant body,

Và thứ đầu tiên khiến robot mềm là cơ thể tuân thủ của nó,

which is made of materials or structures that can undergo very large deformations,

được làm từ vật liệu và cấu trúc có thể trải qua sự biến dạng lớn,

so no more rigid links,

vậy không còn các liên kết cứng nữa,

and secondly, to move them, we use what we call distributed actuation,

và thứ hai, để di chuyển, chúng tôi dùng phân bố truyền động,

so we have to control continuously the shape of this very deformable body,

vậy nên chúng tôi phải kiểm soát liên tục hình dạng của cơ thể biến dạng này,

which has the effect of having a lot of links and joints,

thứ mà có hiệu ứng nhờ vào việc có nhiều liên kết và khớp nối,

but we don't have any stiff structure at all.

nhưng không hề có cấu trúc cứng nào cả.

So you can imagine that building a soft robot is a very different process

Bạn có thể hình dung tạo ra một robot mềm là một quá trình hoàn toàn khác

than stiff robotics, where you have links, gears, screws

với robot cứng, với khớp nối, bánh răng, đinh vít

that you must combine in a very defined way.

mà phải kết hợp lại một cách nhất định.

In soft robots, you just build your actuator from scratch

Với robot mềm, bạn chỉ cần xây dựng bộ truyền động từ đầu

most of the time,

phần lớn thời gian,

but you shape your flexible material

nhưng bạn tạo hình vật liệu linh hoạt

to the form that responds to a certain input.

thành hình dạng phản ứng với một đầu vào cụ thể.

For example, here, you can just deform a structure

Ví dụ, ở đây, bạn có thể làm biến dạng một cấu trúc

doing a fairly complex shape

tạo ra một hình dạng khá phức tạp

if you think about doing the same with rigid links and joints,

nếu bạn nghĩ đến làm như thế với các liên kết cứng và các khớp nối,

and here, what you use is just one input,

và ở đây, bạn chỉ sử dụng một lực truyền vào,

such as air pressure.

như áp lực không khí.

OK, but let's see some cool examples of soft robots.

OK, hãy xem một vài ví dụ hay ho về robot mềm.

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

Đây là một chú bé dễ thương được phát triển ở Đại học Harvard,

and he walks thanks to waves of pressure applied along its body,

và nó di chuyển nhờ các sóng của áp suất đặt lên cơ thể nó,

and thanks to the flexibility, he can also sneak under a low bridge,

nhờ vào sự linh hoạt, nó có thể luồn dưới một cái cầu thấp,

keep walking,

tiếp tục đi,

and then keep walking a little bit different afterwards.

và vẫn tiếp tục đi với một chút khác biệt sau đó.

And it's a very preliminary prototype,

Và đó là vật mẫu đầu tiên vô cùng cơ bản,

but they also built a more robust version with power on board

nhưng họ còn tạo ra một phiên bản tốt hơn với công suất tích hợp

that can actually be sent out in the world and face real-world interactions

mà có thể thực sự gửi ra ngoài thế giới và đối mặt với các tương tác đời thực

like a car passing it over it ...

chẳng hạn như một chiếc xe cán qua

and keep working.

và nó vẫn tiếp tục đi.

It's cute.

Đáng yêu nhỉ

(Laughter)

(cười)

Or a robotic fish, which swims like a real fish does in water

Hoặc một con cá robot có thể bơi như cá thật trong nước

simply because it has a soft tail with distributed actuation

đơn giản vì nó có đuôi mềm với phân bố truyền động

using still air pressure.

sử dụng áp lực không khí tĩnh.

That was from MIT,

Nó đến từ MIT.

and of course, we have a robotic octopus.

Và đương nhiên, chúng tôi có robot bạch tuộc.

This was actually one of the first projects

Nó thực ra là một trong các dự án đầu tiên

developed in this new field of soft robots.

được phát triển trong lĩnh vực robot mềm.

Here, you see the artificial tentacle,

Ở đây, bạn thấy các xúc tu nhân tạo,

but they actually built an entire machine with several tentacles

nhưng họ có thể thực sự chế tạo một bộ máy với nhiều xúc tu

they could just throw in the water,

họ có thể chỉ ném vào nước,

and you see that it can kind of go around and do submarine exploration

và bạn thấy nó có thể đi xung quanh, và tìm hiểu thế giới dưới nước

in a different way than rigid robots would do.

một cách khác với các robot cứng sẽ làm.

But this is very important for delicate environments, such as coral reefs.

Nhưng điều này rất quan trọng với môi trường mỏng manh,như các rạn san hô.

Let's go back to the ground.

Hãy trở về mặt đất.

Here, you see the view

Bạn có thể thấy hình ảnh

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

từ một robot đang lớn phát triển bởi các cộng sự của tôi đến từ Stanford.

You see the camera fixed on top.

Bạn thấy máy quay được gắn trên đỉnh.

And this robot is particular,

Và robot này đặc biệt,

because using air pressure, it grows from the tip,

vì sử dụng áp lực không khí, nó vươn ra từ đỉnh,

while the rest of the body stays in firm contact with the environment.

trong khi phần còn lại giữ nguyên tương tác với môi trường.

And this is inspired by plants, not animals,

và nó được truyền cảm hứng từ cây, không phải động vật,

which grows via the material in a similar manner

cây lớn lên thông qua vật liệu với cách thức tương tự

so it can face a pretty large variety of situations.

nên có thể đối mặt với khá nhiều tính huống.

But I'm a biomedical engineer,

nhưng tôi là một kĩ sư y sinh,

and perhaps the application I like the most

và có lẽ ứng dụng tôi thích nhất

is in the medical field,

là trong lĩnh vực y học,

and it's very difficult to imagine a closer interaction with the human body

rất khó để tưởng tượng một sự tác động sâu hơn với cơ thể con người

than actually going inside the body,

hơn là thực sự đi vào cơ thể

for example, to perform a minimally invasive procedure.

Ví dụ, để thực hiện cuộc giải phẫu với sự xâm lấn tối thiểu

And here, robots can be very helpful with the surgeon,

Ở đây, robot có thể rất hữu dụng với các bác sĩ phẫu thuật,

because they must enter the body

vì nó phải tiến vào trong cơ thể

using small holes and straight instruments,

sử dụng những lỗ nhỏ và các công cụ thẳng,

and these instruments must interact with very delicate structures

và các công cụ này phải tương tác với những cấu trúc rất mỏng manh

in a very uncertain environment,

trong một môi trường hay thay đổi,

and this must be done safely.

và phải được thực hiện an toàn.

Also bringing the camera inside the body,

Và mang máy quay vào bên trong cơ thể,

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

cũng là mang đôi mắt của bác sĩ phẫu thuật vào các ca mổ

can be very challenging if you use a rigid stick,

có thể rất khó nếu sử dụng cây gậy cứng,

like a classic endoscope.

như đèn soi điển hình.

With my previous research group in Europe,

Cùng với đội nghiên cứu trước của tôi ở châu Âu,

we developed this soft camera robot for surgery,

chúng tôi phát triển robot máy quay mềm cho phẫu thuật,

which is very different from a classic endoscope,

nó rất khác so với đèn soi kiểu truyền thống,

which can move thanks to the flexibility of the module

nó có thể di chuyển nhờ vào sự linh hoạt của bộ phận

that can bend in every direction and also elongate.

có thể uốn cong theo mọi hướng và kéo dãn.

And this was actually used by surgeons to see what they were doing

Và điều này được sử dụng bởi bác sĩ để xem họ đang làm gì

with other instruments from different points of view,

với các loại công cụ khác nhau và điểm nhìn khác nhau,

without caring that much about what was touched around.

mà không phải quá lo lắng về những gì bị chạm vào xung quanh.

And here you see the soft robot in action,

Và bạn có thể thấy một robot đang làm việc ở đây,

and it just goes inside.

nó vừa đi vào trong.

This is a body simulator, not a real human body.

Đây là mô hình cơ thể, không phải cơ thể người thật.

It goes around.

Nó di chuyển xung quanh.

You have a light, because usually,

Bạn có ánh sáng, vì thông thường,

you don't have too many lights inside your body.

bạn không có quá nhiều đèn trong cơ thể bạn.

We hope.

Chúng tôi hi vọng vậy

(Laughter)

(cười)

But sometimes, a surgical procedure can even be done using a single needle,

Nhưng đôi khi, một thủ tục phẫu thuật có thể thực hiện chỉ với một cái kim,

and in Stanford now, we are working on a very flexible needle,

và ở Stanford bây giờ, chúng tôi đang phát triển một loại kim vô cùng linh hoạt,

kind of a very tiny soft robot

giống như một loại robot mềm nhỏ xíu

which is mechanically designed to use the interaction with the tissues

được thiết kế cơ học để sử dụng cho tác động với các mô

and steer around inside a solid organ.

và lái xung quanh bên trong nội tạng.

This makes it possible to reach many different targets, such as tumors,

Điều này khiến việc chạm đến các mục tiêu khác nhau, như khối u,

deep inside a solid organ

ở sâu bên trong nội tạng

by using one single insertion point.

chỉ bằng sử dụng một mũi tiêm vào.

And you can even steer around the structure that you want to avoid

Và bạn có thể lái xung quanh cấu trúc mà bạn muốn tránh khỏi

on the way to the target.

trên đường đến mục tiêu.

So clearly, this is a pretty exciting time for robotics.

Rõ ràng, đây là thời đại đầy hứng khởi cho ngành robot.

We have robots that have to deal with soft structures,

Chúng tôi có robot phải làm việc với các cấu trúc mềm,

so this poses new and very challenging questions

nên điều này đặt ra nhiều câu hỏi mới khó khăn

for the robotics community,

cho cộng đồng chế tạo robot,

and indeed, we are just starting to learn how to control,

Thật vậy, chúng tôi chỉ mới bắt đầu học cách điều khiển,

how to put sensors on these very flexible structures.

cách đặt các máy cảm biến lên các cấu trúc linh hoạt này.

But of course, we are not even close to what nature figured out

Nhưng chắc chắn, ta còn rất xa với thứ thiên nhiên đã hiểu được

in millions of years of evolution.

sau hàng triệu năm tiến hóa.

But one thing I know for sure:

Nhưng có một điều tôi chắc chắn:

robots will be softer and safer,

Robot trở nên mềm hơn và an toàn hơn

and they will be out there helping people.

và chúng sẽ ở ngoài kia, giúp đỡ con người

Thank you.

Xin cảm ơn.

(Applause)

(vỗ tay)