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

Sarah Bergbreiter: Tại sao tôi lại chế tạo rô bốt nhỏ bằng hạt gạo?

Translator: Hong-Hanh Tran Reviewer: Nhu PHAM

My students and I work on very tiny robots.

Sinh viên của tôi và tôi đang làm những con rô bốt nhỏ xíu.

Now, you can think of these as robotic versions

Bạn có thể hình dung chúng là thế hệ rô bốt

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

mô phỏng thứ mà tất cả các bạn đều đã rất quen thuộc: kiến.

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

Ta đều biết kiến hay côn trùng ở kích thước này

can do some pretty incredible things.

có thể làm những chuyện ngoài sức tưởng tượng.

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

Ta đều đã từng thấy một đàn kiến,

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

kéo lê bịch snack khoai tây, hay đại loại như thế, khi đi cắm trại.

But what are the real challenges of engineering these ants?

Nhưng điều gì là khó khi tạo ra những mô phỏng thế này?

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

Vâng, đầu tiên, làm thế nào giữ được những khả năng của kiến

in a robot at the same size scale?

trong một con rô bốt có kích cỡ tương tự?

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

Đầu tiên, cần tìm cách khiến chúng chuyển động khi quá nhỏ.

when they're so small.

We need mechanisms like legs and efficient motors

Ta cần kết cấu như chân và những mô tơ hiệu quả

in order to support that locomotion,

giúp di chuyển,

and we need the sensors, power and control

và cần những cảm biến, nguồn điện và bộ điều khiển

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

rồi gắn mọi thứ lại với nhau trong một con rô bốt kiến bán thông minh.

And finally, to make these things really functional,

Cuối cùng, để giúp chúng thật sự hữu ích,

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

chúng ta muốn nhiều con làm việc với nhau.

So I'll start with mobility.

Tôi sẽ bắt đầu từ việc di chuyển.

Insects move around amazingly well.

Côn trùng di chuyển khắp nơi nhịp nhàng một cách kinh ngạc.

This video is from UC Berkeley.

Phim này từ Đại học UC Berkeley

It shows a cockroach moving over incredibly rough terrain

cho thấy con gián chạy trong địa hình cực kì gồ ghề

without tipping over,

mà không bị lật nhào,

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

nó làm được điều này nhờ chân là sự kết hợp của vật liệu cứng,

which is what we traditionally use to make robots,

vật liệu truyền thống dùng làm rô bốt ,

and soft materials.

và vật liệu mềm.

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

Phóng lên là một cách di chuyển hấp dẫn khác khi bạn rất nhỏ.

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

Những côn trùng này nén năng lượng trong một cái lò xo và xả ra rất nhanh

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

để đạt chiều cao cần thiết khi nhảy khỏi mặt nước, chẳng hạn.

So one of the big contributions from my lab

Một trong những đóng góp lớn cho phòng thí nghiệm của tôi

has been to combine rigid and soft materials

là việc kết hợp vật liệu cứng với vật liệu mềm

in very, very small mechanisms.

trong một kết cấu rất, rất nhỏ.

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

Kết cấu nhảy này độ bốn milimét,

so really tiny.

nhỏ xíu.

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

Vật liệu cứng ở đây là silicon, vật liệu mềm là nhựa silicon

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

và ý tưởng là nén nó lại,

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

giữ năng lượng trong những lò xo rồi xả ra để nó phóng lên.

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

Thế nên, không cần động cơ bên trong, không cần điện.

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

Nó hoạt động bằng nguyên lý phòng thí nghiệm gọi là

"graduate student with tweezers." (Laughter)

"anh sinh viên tốt nghiệp với cái nhíp".

So what you'll see in the next video

những gì bạn thấy trong phim kế

is this guy doing amazingly well for its jumps.

là anh chàng này thực hiện những bước nhảy ngoạn mục.

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

Đây là Aaron, chàng sinh viên băn khoăn cùng những cái nhíp,

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

và những gì bạn thấy là kết cấu kích thước bốn milimét

jumping almost 40 centimeters high.

nhảy cao khoảng 40 centimét.

That's almost 100 times its own length.

Gấp 100 lần chiều cao của nó,

And it survives, bounces on the table,

nó vẫn còn sống, tưng tưng trên bàn.

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

Nó cực kỳ mạnh, và dĩ nhiên sống khá dai cho đến khi ta làm mất nó

because it's very tiny.

bởi vì nó rất nhỏ.

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

Ban đầu, chúng tôi cũng tính thêm môtơ vào

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

chúng tôi để sinh viên phòng thí nghiệm thử môtơ cỡ milimét

to eventually integrate onto small, autonomous robots.

để gắng vào những rô bốt nhỏ tự động.

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

Để làm nó chuyển động với kích cỡ thế này,

we're cheating and using magnets.

chúng tôi ăn gian bằng cách dùng nam châm.

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

Và nam châm trở thành một phần chân của rô bốt siêu nhỏ,

and you can see the silicone rubber joints

bạn có thể thấy những khớp nhựa silicon

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

nối bằng nam châm chìm bên trong di chuyển tới lui

by an external magnetic field.

trong trường điện từ bên ngoài.

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

Tất cả tạo thành con rô bốt mà tôi cho bạn xem lúc nãy.

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

Điều thú vị là nó giúp ta mường tượng

cách di chuyển của côn trùng có kích cỡ tương tự.

is how insects move at this scale.

We have a really good model for how everything

Ta có một mô hình rất tuyệt vời về cách mọi thứ

from a cockroach up to an elephant moves.

từ con gián đến con voi di chuyển.

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

Tất cả chúng ta đều di chuyển theo cách đàn hồi này khi chạy.

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

Nhưng khi quá bé nhỏ, lực giữa bàn chân và mặt đất

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

sẽ ảnh hưởng đến vận động nhiều hơn là trọng lượng

which is what causes that bouncy motion.

tạo ra chuyển động đàn hồi.

So this guy doesn't work quite yet,

Anh chàng này làm chưa tốt lắm,

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

nhưng chúng tôi có phiên bản lớn hơn chút cũng chạy được vòng vòng.

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

Nó hình khối vuông khoảng 1 centimét, 1 centimét mỗi cạnh, bé xíu,

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

chúng tôi cho nó chạy gấp 10 lần phần thân trong một giây,

so 10 centimeters per second.

10 centimét trong một giây.

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

Khá nhanh đối với một gã bé tí tẹo,

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

giới hạn ở phạm vị thử nghiệm của chúng tôi.

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

Nhưng bạn có thể hình dung cách nó hoạt động ngay tại đây.

Chúng tôi cũng có thể làm phiên bản in 3D có thể vượt chướng ngại vật,

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

a lot like the cockroach that you saw earlier.

rất giống với con gián mà bạn thấy lúc nãy.

But ultimately we want to add everything onboard the robot.

Để rồi cuối cùng, gom mọi thứ vào trong rô bốt.

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

Chúng tôi muốn cảm ứng, điện, điều khiển, dẫn động.. tất cả

and not everything needs to be bio-inspired.

không cần mọi thứ phải đều có nguồn gốc sinh học.

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

Rô bốt cỡ bằng một viên kẹo Tic Tac.

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

Trong trường hợp này, thay vì dùng nam châm hay cơ bắp để di chuyển,

we use rockets.

chúng tôi dùng hỏa tiễn.

So this is a micro-fabricated energetic material,

Nhờ chất liệu năng lượng dễ gia công,

and we can create tiny pixels of this,

chúng tôi có thể tạo ra thứ rất nhỏ cỡ pixel

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

và có thể gắn những pixel này dưới bụng rô bốt

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

và nó sẽ nhảy lên khi cảm nhận được sự gia tăng ánh sáng.

So the next video is one of my favorites.

Phim kế là một trong những phim yêu thích của tôi.

So you have this 300-milligram robot

Bạn có con rô bốt 300 miligram này

jumping about eight centimeters in the air.

nhảy cao khoảng tám centimét trong không trung.

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

Nó có kích cỡ chỉ (4x4x7) milimét.

And you'll see a big flash at the beginning

Bạn sẽ thấy một tia sáng chói lúc ban đầu

when the energetic is set off,

khi động cơ được khởi động,

and the robot tumbling through the air.

và rô bốt nhào xuống.

So there was that big flash,

Lúc có tia sáng chói đó,

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

bạn có thể thấy rô bốt vút lên trong không trung.

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

Không có dây giữ. Không có dây nối.

Everything is onboard, and it jumped in response

Tất cả mọi thứ đều nằm bên trong, và nó nhảy vì

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

bạn sinh viên bật đèn bàn kế bên nó.

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

Tôi nghĩ bạn có thể tưởng tượng tất cả những điều thú vị có thể làm

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

với những rô bốt biết chạy, bò, nhảy và lăn với kích thước này.

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

Hãy nghĩ đến đống đổ nát sau một thảm họa tự nhiên như động đất.

Imagine these small robots running through that rubble

Tưởng tượng những rô bốt nhỏ bò vào trong đó

to look for survivors.

để tìm kiếm người sống sót.

Or imagine a lot of small robots running around a bridge

Hãy tưởng tượng nhiều rô bốt nhỏ chạy vòng vòng trên cầu

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

để kiểm tra và đảm bảo rằng nó an toàn

so you don't get collapses like this,

ngăn ngừa những vụ gãy cầu như vụ

which happened outside of Minneapolis in 2007.

xảy ra vùng ngoại ô Minneapolis năm 2007.

Or just imagine what you could do

Tưởng tượng điều bạn có thể làm

if you had robots that could swim through your blood.

nếu cho rô bốt bơi theo dòng máu.

Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.

Sao? “Chuyến du hành ngoạn mục” Issac Asimov.

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

Ta có thể phẫu thuật mà không cần phải mở toang cơ thể.

Or we could radically change the way we build things

Hay thay đổi cách ta tạo mọi thứ

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

nếu cho những rô bốt nhỏ xíu này làm việc như những con mối,

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

dựng lên những gò mối 8 mét cực kỳ cao như thế này,

effectively well ventilated apartment buildings for other termites

rất thoáng mát và hiệu quả

in Africa and Australia.

như ở Châu Phi và Châu Úc.

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

Tất cả là tiềm năng có thể được khai thác

of what we can do with these small robots.

Tới nay, dù đã có nhiều bước tiến, con đường phía trước vẫn còn dài,

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

and hopefully some of you can contribute to that destination.

hy vọng các bạn ở đây có thể góp phần vào đích đến đó.

Thanks very much.

Cảm ơn rất nhiều.

(Applause)

(Vỗ tay)