TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
Sarah Bergbreiter: Hvorfor jeg bygger robotter på størrelse med et riskorn
Filmed:
Readability: 4.1
1,663,866 views
Ved at studere insekters bevægelser og kroppe som hos myrerne, Sarah Bergbreiter og hendes team bygger utroligt robuste, super små, mekaniske udgaver af kryb ... og så tilføjer de raketter. Se deres forbløffende udvikling i mikro-robotter, og høre om tre måder, vi kan bruge disse små hjælpere i fremtiden.
Sarah Bergbreiter - Microroboticist
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
My students and I
work on very tiny robots.
work on very tiny robots.
0
564
3645
Mine studenter og jeg arbejder
på meget små robotter.
på meget små robotter.
00:16
Now, you can think of these
as robotic versions
as robotic versions
1
4209
2217
Du kan du tænke på disse
som robot versioner
som robot versioner
00:18
of something that you're all
very familiar with: an ant.
very familiar with: an ant.
2
6426
3590
af noget, som alle
kender: en myre.
kender: en myre.
00:22
We all know that ants
and other insects at this size scale
and other insects at this size scale
3
10016
2760
Vi ved alle at myrer
og andre insekter i på deres størrelse
og andre insekter i på deres størrelse
00:24
can do some pretty incredible things.
4
12776
2236
kan gøre nogle ret utrolige ting.
00:27
We've all seen a group of ants,
or some version of that,
or some version of that,
5
15012
3185
Vi har alle set en gruppe af myrer,
eller noget tilsvarende,
eller noget tilsvarende,
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
bærende på din kartoffel chip
på en picnic, f.eks.
på en picnic, f.eks.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
Men hvad er de reelle udfordringer
bygge disse myrer?
bygge disse myrer?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
Altså, først og fremmest, hvordan får vi
en myres evner
en myres evner
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
i en robot på samme størrelse?
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
først skal vi finde ud af
hvordan man får dem til a bevæge sig
hvordan man får dem til a bevæge sig
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
når der er så små.
00:48
We need mechanisms like legs
and efficient motors
and efficient motors
12
35923
2300
Vi har brug for mekanismer som ben
og effektive motorer
og effektive motorer
00:50
in order to support that locomotion,
13
38223
1849
for at få bevægelse,
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
og vi har brug sensorerne,
kraft og kontrol
kraft og kontrol
00:54
in order to pull everything together
in a semi-intelligent ant robot.
in a semi-intelligent ant robot.
15
42563
3962
for at samle det
i en semi-intelligent myrerobot.
i en semi-intelligent myrerobot.
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
Og endelig, at
få disse ting til rigtig at virke,
få disse ting til rigtig at virke,
01:01
we want a lot of them working together
in order to do bigger things.
in order to do bigger things.
17
49071
3948
vi ønsker en masse af dem til at arbejder sammen
for at gøre større ting.
for at gøre større ting.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
Så jeg vil starte med mobilitet.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
Insekter bevæger sig forbavsende godt.
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
Denne video er fra UC Berkeley.
01:12
It shows a cockroach moving
over incredibly rough terrain
over incredibly rough terrain
21
60559
2783
Det viser en kakerlak bevæge
sig over et utroligt ujævnt terræn
sig over et utroligt ujævnt terræn
01:15
without tipping over,
22
63342
1853
uden at vælte,
01:17
and it's able to do this because its legs
are a combination of rigid materials,
are a combination of rigid materials,
23
65195
3997
og det er i stand til at gøre dette, fordi dens ben
er en kombination af stive materialer,
er en kombination af stive materialer,
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
hvilket er, hvad vi traditionelt
bruge til at lave robotter,
bruge til at lave robotter,
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
og bløde materialer.
01:26
Jumping is another really interesting way
to get around when you're very small.
to get around when you're very small.
26
74374
3827
At hoppe er en anden virkelig interessant måde
at komme rundt, når du er meget lille.
at komme rundt, når du er meget lille.
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
Så disse insekter lagre energi i en fjeder
og frigøre den virkelig hurtigt
og frigøre den virkelig hurtigt
01:34
to get the high power they need
to jump out of water, for example.
to jump out of water, for example.
28
82270
4011
for at få den kraft de har brug for
at springe ud af vand, f.eks.
at springe ud af vand, f.eks.
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
Så en af de store
bidrag fra min laboratorium
bidrag fra min laboratorium
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
har været at kombinere
stive og bløde materialer
stive og bløde materialer
01:44
in very, very small mechanisms.
31
92153
2214
i meget, meget lille mekanik.
01:46
So this jumping mechanism
is about four millimeters on a side,
is about four millimeters on a side,
32
94367
3165
Så denne hoppe mekanisme
er omkring fire millimeter på en side,
er omkring fire millimeter på en side,
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
så virkelig lille.
01:51
The hard material here is silicon,
and the soft material is silicone rubber.
and the soft material is silicone rubber.
34
99220
3838
Den hårde materiale her er silicium,
og det bløde materiale er silikonegummi.
og det bløde materiale er silikonegummi.
01:55
And the basic idea is that
we're going to compress this,
we're going to compress this,
35
103058
2895
Og den grundlæggende idé er, at
vi kommer til at komprimere det,
vi kommer til at komprimere det,
01:58
store energy in the springs,
and then release it to jump.
and then release it to jump.
36
105953
2701
lagre energi i fjedrene,
og derefter frigøre den til at springe.
og derefter frigøre den til at springe.
02:00
So there's no motors
on board this right now, no power.
on board this right now, no power.
37
108654
3383
Så der er ingen motorer
på dette lige nu, ingen energi.
på dette lige nu, ingen energi.
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
Dette aktiveres med en metode
vi kalder
vi kalder
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
"graduate student with tweezers." (griner)
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
Så hvad vil du se i næste video
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
er denne fyr der hopper
forbavsende godt .
forbavsende godt .
02:14
So this is Aaron, the graduate student
in question, with the tweezers,
in question, with the tweezers,
42
122333
3614
Så dette er Aron, "the graduate student
in question, with the tweezers"
in question, with the tweezers"
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
og hvad du ser, er denne
fire-millimeter-store mekanisme
fire-millimeter-store mekanisme
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
hoppe næsten 40 centimeter højt.
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
Det er næsten 100 gange sin egen længde.
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
Og den overlever, nedslaget på bordet,
02:27
it's incredibly robust, and of course
survives quite well until we lose it
survives quite well until we lose it
47
135221
3514
den er utrolig robust, og overlever
ganske godt indtil vi mister det
ganske godt indtil vi mister det
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
fordi det er meget lille.
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
Ultimativt, ønsker vi dog
at tilføje motorer til at denne også,
at tilføje motorer til at denne også,
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
og vi har studerende i laboratoriet der
arbejder på millimeter-store motorer
arbejder på millimeter-store motorer
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
der kan integrere på
små, autonome robotter.
små, autonome robotter.
02:42
But in order to look at mobility and
locomotion at this size scale to start,
locomotion at this size scale to start,
52
150686
3581
Men for at se på mobilitet og
bevægelse i denne størrelse,
bevægelse i denne størrelse,
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
vi snyder og bruge magneter.
02:48
So this shows what would eventually
be part of a micro-robot leg,
be part of a micro-robot leg,
54
156241
3076
Så dette viser, kommer til at blive en
del af et mikro-robot ben,
del af et mikro-robot ben,
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
og du kan se de silikonegummiled
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
og der er en indlejret magnet
der bliver flyttet rundt
der bliver flyttet rundt
02:56
by an external magnetic field.
57
163963
2303
af et eksternt magnetisk felt.
02:58
So this leads to the robot
that I showed you earlier.
that I showed you earlier.
58
166266
2683
Så dette fører til robotten
jeg viste jer tidligere.
jeg viste jer tidligere.
03:02
The really interesting thing
that this robot can help us figure out
that this robot can help us figure out
59
169959
3151
Den virkelig interessante ting
denne robot kan hjælpe os med at finde ud af
denne robot kan hjælpe os med at finde ud af
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
er, hvordan insekter bevæger sig.
03:07
We have a really good model
for how everything
for how everything
61
175117
2225
Vi har en rigtig god model
for, hvordan alt
for, hvordan alt
03:09
from a cockroach up to an elephant moves.
62
177342
1962
fra en kakerlak op til en elefant bevæger sig.
03:11
We all move in this
kind of bouncy way when we run.
kind of bouncy way when we run.
63
179304
2924
Alle bevæge sig i denne
slags hoppende måde, når vi løber.
slags hoppende måde, når vi løber.
03:14
But when I'm really small,
the forces between my feet and the ground
the forces between my feet and the ground
64
182228
4285
Men når jeg er virkelig lille,
kommer kræfterne mellem mine fødder og jorden
kommer kræfterne mellem mine fødder og jorden
03:18
are going to affect my locomotion
a lot more than my mass,
a lot more than my mass,
65
186513
2775
komme til at påvirke min bevægelse
meget mere end min masse,
meget mere end min masse,
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
hvilket er, hvad der forårsager
den hoppende bevægelse.
den hoppende bevægelse.
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
Så denne fyr virker ikke helt endnu,
03:25
but we do have slightly larger versions
that do run around.
that do run around.
68
193317
3075
men vi har lidt større udgaver
der løber rundt.
der løber rundt.
03:28
So this is about a centimeter cubed,
a centimeter on a side, so very tiny,
a centimeter on a side, so very tiny,
69
196392
3885
Så den er ca. en kubik centimeter,
en centimeter på en siden, så meget lille,
en centimeter på en siden, så meget lille,
03:32
and we've gotten this to run
about 10 body lengths per second,
about 10 body lengths per second,
70
200277
2902
og vi har fået dette til at løbe
10 krops længder per sekund,
10 krops længder per sekund,
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
så 10 centimeter pr. sekund.
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
Det er temmelig hurtigt for en lille fyr,
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
og det er kun begrænset
af vores test setup.
af vores test setup.
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
Men dette giver dig en idé
omkring, hvordan det fungerer lige nu.
omkring, hvordan det fungerer lige nu.
03:44
We can also make 3D-printed versions
of this that can climb over obstacles,
of this that can climb over obstacles,
75
212027
3754
Vi kan også lave 3D-trykte udgaver
af denne, der kan klatre over forhindringer,
af denne, der kan klatre over forhindringer,
03:47
a lot like the cockroach
that you saw earlier.
that you saw earlier.
76
215781
3499
meget som den kakerlak
I har set tidligere.
I har set tidligere.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
Men i sidste ende ønsker vi at tilføje
alt på robotten.
alt på robotten.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
Vi ønsker sanser, kraft, kontrol,
aktivering alt sammen,
aktivering alt sammen,
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
og ikke alt
behøves at være bio-inspireret.
behøves at være bio-inspireret.
04:00
So this robot's about
the size of a Tic Tac.
the size of a Tic Tac.
80
228765
3135
Så denne robottens
på størrelse med en Tic Tac.
på størrelse med en Tic Tac.
04:04
And in this case, instead of magnets
or muscles to move this around,
or muscles to move this around,
81
231900
3949
Og i dette tilfælde, i stedet for magneter
eller muskler til at bevæge denne rundt,
eller muskler til at bevæge denne rundt,
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
vi bruger raketter.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
Så dette er en mikro-fabrikerede
energirige materiale,
energirige materiale,
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
og vi kan skabe bittesmå pixels af dette,
04:15
and we can put one of these pixels
on the belly of this robot,
on the belly of this robot,
85
243539
3787
og vi kan sætte en af disse pixels
på maven af denne robot,
på maven af denne robot,
04:19
and this robot, then, is going to jump
when it senses an increase in light.
when it senses an increase in light.
86
247326
4396
og denne robot, kommer til at springe
når den registrerer en stigning i lys.
når den registrerer en stigning i lys.
04:24
So the next video is one of my favorites.
87
252645
1973
Så næste video er en af mine favoritter.
04:26
So you have this 300-milligram robot
88
254618
3040
Så du har denne 300-milligram robot
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
hoppe omkring otte
centimeter op i luften.
centimeter op i luften.
04:32
It's only four by four
by seven millimeters in size.
by seven millimeters in size.
90
260064
2910
Det er kun 4x4x7 millimeter i størrelse.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
Og du vil se et stort lysglimt
i begyndelsen
i begyndelsen
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
når det energirige stof er aktiveret
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
og robotten flyver gennem luften.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
Så der var det stor lysglimt,
04:42
and you can see the robot
jumping up through the air.
jumping up through the air.
95
270139
3197
og du kan se robotten
hoppe op gennem luften.
hoppe op gennem luften.
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
Der er ingen ledning tilsluttet til dette.
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
Alt er onboard,
og den sprang som respons
og den sprang som respons
04:51
to the student just flicking on
a desk lamp next to it.
a desk lamp next to it.
98
278862
4381
til den studerende bare drejede
bordlampe ved siden af.
bordlampe ved siden af.
04:55
So I think you can imagine
all the cool things that we could do
all the cool things that we could do
99
283243
3654
Så jeg tror, du kan forestille dig
alle de seje ting, vi kunne gøre
alle de seje ting, vi kunne gøre
04:59
with robots that can run and crawl
and jump and roll at this size scale.
and jump and roll at this size scale.
100
286897
4707
med robotter, der kan køre og kravle
og hoppe og rulle i denne størrelse.
og hoppe og rulle i denne størrelse.
05:03
Imagine the rubble that you get after
a natural disaster like an earthquake.
a natural disaster like an earthquake.
101
291604
3790
Forestil murbrokkerne, du får efter
en naturkatastrofe som et jordskælv.
en naturkatastrofe som et jordskælv.
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
Forestil disse små robotter
løber gennem disse murbrokker
løber gennem disse murbrokker
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
for at lede efter overlevende.
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
Eller forestil dig en masse små robotter
løbe omkring en bro
løbe omkring en bro
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
for at inspicere den
og sørg for at den er sikkert
og sørg for at den er sikkert
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
så du ikke får kollapse som denne,
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
der skete uden for
Minneapolis i 2007.
Minneapolis i 2007.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
Eller bare forestille sig, hvad du kan gøre
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
hvis du havde robotter, der kunne
svømme gennem dit blod.
svømme gennem dit blod.
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
Ikke? "Fantastic Voyage", Isaac Asimov.
05:30
Or they could operate without having
to cut you open in the first place.
to cut you open in the first place.
111
317851
4355
Eller de kunne operere dig uden skære dig op.
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
Eller vi kunne radikalt ændre
den måde, vi bygge ting
den måde, vi bygge ting
05:37
if we have our tiny robots
work the same way that termites do,
work the same way that termites do,
113
324936
3407
hvis vi har vores små robotter der
fungerer på samme måde, som termitter gøre,
fungerer på samme måde, som termitter gøre,
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
og de bygger disse utrolige
otte meter høje bo,
otte meter høje bo,
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
effektivt godt ventileret
boligblokke for andre termitter
boligblokke for andre termitter
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
i Afrika og Australien.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
Så jeg tror, jeg har givet jer
nogle af mulighederne
nogle af mulighederne
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
af, hvad vi kan gøre med disse små robotter.
05:54
And we've made some advances so far,
but there's still a long way to go,
but there's still a long way to go,
119
342154
4407
Og vi har gjort visse fremskridt hidtil,
men der er stadig lang vej,
men der er stadig lang vej,
05:58
and hopefully some of you
can contribute to that destination.
can contribute to that destination.
120
346561
2858
og forhåbentlig nogle af jer
kan bidrage til denne destination.
kan bidrage til denne destination.
06:01
Thanks very much.
121
349419
1768
Mange tak.
06:03
(Applause)
122
351187
2204
(Bifald)
ABOUT THE SPEAKER
Sarah Bergbreiter - MicroroboticistSarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height.
Why you should listen
Sarah Bergbreiter runs the Maryland Microrobotics Laboratory at the University of Maryland, where she develops innovative technologies that could advance medicine, consumer electronics and other sciences. She joined the university in 2008 as an assistant professor of mechanical engineering.
Having received her B.S.E degree in electrical engineering from Princeton, she worked on her M.S. and Ph.D. at Berkeley, which is where she focused on microrobotics. She has received multiple awards for her work, including the DARPA Young Faculty Award in 2008 and the Presidential Early Career Award for Scientists in 2013.
Sarah Bergbreiter | Speaker | TED.com