TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
Robert Full: A gekkó lábfejének csodás tapadása
Filmed:
Readability: 3.7
890,074 views
Robert Full biológus megkapó lényekről szóló néhány lassított felvételt mutat be. Vegyük szemügyre a csótányok tüskés lábát, amely segítségükre van, hogy átrohanhassanak hálón, és a gekkók nanoméretű sörtékkel telis-teli lábát, amellyel falon is föl képesek szaladni.
Robert Full - Biologist
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
0
5000
Képzeljék el magukat
diákként a laboromban!
diákként a laboromban!
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
Szeretném, ha biológia
ihlette tervet hoznának létre.
ihlette tervet hoznának létre.
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
Íme, a feladat.
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
Segítsenek megalkotni egy teljesen 3D-s,
dinamikus, paraméterezett kontaktmodellt.
dinamikus, paraméterezett kontaktmodellt.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
Lefordítva: építsünk együtt lábfejet!
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
Ez valódi feladat, ezért segítsenek benne!
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
23000
2000
Természetes, hogy ezért díj is jár.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
25000
7000
Nem TED-díj, de a laborom egyedi pólója.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
32000
6000
Kérek ötleteket,
hogyan tervezzünk lábfejet?
hogyan tervezzünk lábfejet?
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
Ha meg akarjuk tervezni, mi kell hozzá?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
Először: tudjuk meg, mi a lábfej.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
A szótár szerint:
"A láb bokán aluli része,
"A láb bokán aluli része,
amely állás és járás közben
érintkezik a talajjal."
érintkezik a talajjal."
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
01:02
That's the traditional definition.
13
50000
1000
Ez az ismert meghatározás.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
51000
3000
De ha kutatni szeretnénk,
mit kell tennünk?
mit kell tennünk?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
54000
3000
Utána kell nézni az irodalomban,
mit tudunk róla.
mit tudunk róla.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
57000
2000
Nézzük meg az irodalmat! (Nevetés)
Talán van, aki ismeri az irodalmat.
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
60000
2000
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
62000
3000
Az a bökkenő, hogy sokféle lábfej létezik.
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
Mitévők legyünk?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
Elemeznünk kell őket,
és kideríteni működési elvüket.
és kideríteni működési elvüket.
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
Segítsenek ebben nekem
a következő videónál!
a következő videónál!
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
73000
3000
A videó nézésekor keressék az elveket,
és gondoljanak ki a lábfej
működésének megértésére
működésének megértésére
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
szolgáló kísérletet!
01:44
See any common themes? Principles?
25
92000
2000
Látnak közös vonásokat, elveket?
01:46
What would you do?
26
94000
3000
Hogyan tovább?
Milyen kísérletet végezzünk?
01:59
What experiments would you run?
27
107000
2000
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
Hűha! (Taps)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
205000
3000
Az állatok mozgásának
biomechanikáját tanulmányozva
biomechanikáját tanulmányozva
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
208000
2000
létrehozhatjuk a lábfej
kinematikai modelljét.
kinematikai modelljét.
03:42
It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,
31
210000
6000
Bár a tervet a természet ihlette, de nem
koppintottunk le egyetlen lábat sem,
koppintottunk le egyetlen lábat sem,
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
hanem sok-sok láb titkát szintetizáltuk.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
Az állatok mindenhol mozognak.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
Felületeken mozognak,
amelyek a kontaktus erősségében,
amelyek a kontaktus erősségében,
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
a mozgás fajtájában,
a felülettel való
érintkezésben különböznek.
érintkezésben különböznek.
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
04:04
If you want to study how a foot works,
37
232000
2000
Ha a láb működését akarjuk tanulmányozni,
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
utánoznunk kell a felületeket
vagy az akadályokat.
vagy az akadályokat.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
238000
5000
Új kísérletet végeztünk:
a réti zugpókot késztettük
futásra olyan síkon,
futásra olyan síkon,
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
amelynek kontaktusfelületét
99%-ban eltávolítottuk.
99%-ban eltávolítottuk.
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
Ám ez nem lassította le a pókot,
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
emberre átszámítva
500 km/óra sebességgel fut.
500 km/óra sebességgel fut.
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
253000
3000
Hogy sikerül neki? Nézzük meg jobban!
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
256000
6000
50-szeres lassításban látható,
hogy a láb a hálóra csapódik.
hogy a láb a hálóra csapódik.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
262000
2000
A lábszára lábfejként működik.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
264000
3000
A pók lábának más része
gyakrabban érinti a felületet,
gyakrabban érinti a felületet,
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
267000
3000
mint a közkeletű lábfej.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
270000
4000
A lábfej a láb egész felületén oszlik el.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
Egy másik kísérletben
04:50
and you can remove its foot.
51
278000
2000
levághatjuk egy csótány lábfejét.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
Elengedek a teremben egy pár csótányt,
nézzék meg a lábukat.
nézzék meg a lábukat.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
284000
4000
Lábfej nélkül sem lassul le.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
288000
3000
Nélküle is azonos sebességgel fut.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
291000
3000
Nem okoz neki gondot, nyugi, kinő újra.
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
Hogy csinálják?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
57
296000
3000
100-szorosára lassított felvételen nézzük,
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
299000
3000
mit csinál lába többi részével!
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
302000
3000
Ez is úgy működik,
mint egy elosztott lábfej,
mint egy elosztott lábfej,
05:17
very effective.
60
305000
2000
igen hatékonyan.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
Mennyire általános az elosztott lábfej?
05:24
And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.
62
312000
9000
A következő viselkedés megdöbbentő
volt, amikor először láttuk.
volt, amikor először láttuk.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
Újságírók! Hírzárlat!
Ezt nézzék!
05:38
Take a look at what that is!
64
326000
2000
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
Ez egy kétlábú polip, amely guruló
kókuszdiónak álcázza magát
kókuszdiónak álcázza magát
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
Christina Huffard talált rá,
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
és a Sea Studios filmezte
le itt Monterey-ben.
le itt Monterey-ben.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
344000
5000
Találtunk egy más fajtájú kétlábú polipot.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
349000
3000
Sodródó algának álcázza magát.
06:04
It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen.
70
352000
5000
Két lábon jár, a többi karját
föltartja, s így nem látszanak.
föltartja, s így nem látszanak.
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(Taps)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
Nézzék, mit csinál
a lábával nehéz terepen!
a lábával nehéz terepen!
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
Elosztott lábfejét úgy használja,
mintha az akadályok ott sem lennének.
mintha az akadályok ott sem lennének.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
Hihetetlen.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
381000
4000
1951-ben Escher rajzolt
egy fantáziaállatot.
egy fantáziaállatot.
06:38
But we know that art imitates life,
76
386000
2000
Tudjuk: a művészet az életet utánozza.
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
388000
3000
De a természet hárommillió
éve már létrehozta az állatot.
éve már létrehozta az állatot.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
391000
2000
Rákszerű élőlény, sáskarák a neve.
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
393000
4000
A panamai partokon így mozog.
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
Valójában bukfencezik, sőt,
hegynek föl is tud bukfencezni.
hegynek föl is tud bukfencezni.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
Ez az elosztott lábfej másik formája:
az egész teste lábként működik.
az egész teste lábként működik.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
Ha fontos jellemzőt akarunk
hozzátenni a tervünkhöz,
hozzátenni a tervünkhöz,
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
legyen ez az elosztott lábfej.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
418000
3000
Nem csak a megszokott lábfej,
hanem a lábszár is,
hanem a lábszár is,
07:13
and even of the body.
85
421000
1000
és még a test is.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
422000
4000
Segít-e ez újfajta robotok tervezésekor?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
426000
3000
A biológia ihlette e robotot, a RHexet,
amelyet e kiváló mérnökök
építettek az utóbbi években.
építettek az utóbbi években.
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
429000
4000
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
433000
3000
A RHex lába először elég egyszerű volt,
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
de idővel ilyen félkörívvé változott.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
Hogy miért, meglátják a videóból.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
Figyeljék, hogyan érinti meg a robot
lába e nagyon egyenetlen terepet.
lába e nagyon egyenetlen terepet.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
Látják, hogy a félkörív alakú lábat úgy
használja, mint az elosztott lábfejet.
használja, mint az elosztott lábfejet.
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
Figyeljék, hogy halad át ezen!
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
Jól láthatók az akadályok.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
461000
6000
Elképesztő! Nincs érzékelő, az egész
szabályozás a lábak kialakításában van.
szabályozás a lábak kialakításában van.
07:59
Really simple, but beautiful.
97
467000
2000
Egyszerű, de szép.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
469000
3000
Lehet, hogy mást is észrevettek,
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
amikor az állatok rohangáltak
a tagolt terepen.
a tagolt terepen.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
Segédem majd segít nekem.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
Amikor megérintetted a csótány talpát,
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
mit éreztél?
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
Mit vettél rajta észre?
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
Fiú: Tüskés.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
Robert Full: Igen, tüskés. Megszúr.
08:22
Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.
106
490000
6000
Adjunk a kurátorunknak egy csótányt,
hogy nem fél-e megérinteni?
hogy nem fél-e megérinteni?
(Nevetés)
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
Chris Anderson: Megérintetted?
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
RF: Jól megnézve látszanak a tüskéi,
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
de pár héttel ezelőttig senki
sem tudott a rendeltetésükről.
sem tudott a rendeltetésükről.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
Föltételezték, hogy védekezésre
és érzékelésre valók.
és érzékelésre valók.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
De mi rájöttünk, hogy másra valók;
ez itt a tüske részlete.
ez itt a tüske részlete.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
Olyan kialakítású, hogy az egyik
oldalra könnyen összecsukódik,
oldalra könnyen összecsukódik,
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
hogy kihúzhassa lábát az akadályból,
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
de a másik irányban merev,
hogy belekaphasson az egyenetlenségekbe.
hogy belekaphasson az egyenetlenségekbe.
A rákoknak nem kell lábfej,
mert homokon szoktak járni,
mert homokon szoktak járni,
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
kivéve a laborunkban.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
De itt már gondjuk van a rácsunkkal,
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
mert nincsenek tüskéik.
A rákoknak nincs, ezért problémájuk
van az egyenetlen talajjal.
van az egyenetlen talajjal.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
De megoldjuk,
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
mert műtüskét kapnak tőlünk,
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
amelyek megkapaszkodnak
az egyenetlenségekben,
az egyenetlenségekben,
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
és összecsukódnak,
hogy ki lehessen húzni őket.
hogy ki lehessen húzni őket.
A rákokra műtüskéket raktunk,
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
ahogy látható, aztán teszteltük őket.
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
Tényleg értjük a tuningolás elvét?
A válasz: igen!
A válasz: igen!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
A hússzorosan lassított felvételen
a rák átrohan az akadályon.
a rák átrohan az akadályon.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(Nevetés) (Taps)
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
Kissé jobban, mint a természetben.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
Terveinkhez hozzáadjuk a tuningolt tüskét.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
Segít ez hatékonyabban
mászó robotokat terveznünk?
mászó robotokat terveznünk?
Itt a RHex: RHexnek nehézségei
vannak a sima sínekkel, mint látják.
vannak a sima sínekkel, mint látják.
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
Kapjon tüskét! Munkatársam
az UPennél ezt meg is tette.
az UPennél ezt meg is tette.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
Dan Koditschek igen egyszerű
acélkarmokat rakott a robotra,
acélkarmokat rakott a robotra,
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
és most a RHex gond
nélkül átmászik a síneken.
nélkül átmászik a síneken.
Hogy csinálja?
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
Nézzük lassítva, hogy működnek a tüskék!
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
Látják, ahogy a lábak
köröznek és kapaszkodnak.
köröznek és kapaszkodnak.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
Korábban nem ment neki, mindig
lecsúszott, elakadt és fölborult.
lecsúszott, elakadt és fölborult.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
Most pedig... sikerül!
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
De az elosztott lábfej és a tüskék
még nem jelentik azt,
még nem jelentik azt,
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
hogy függőleges falon is föl tud mászni.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
Ez nagyon nehéz.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
De nézzék, az állat megteszi!
10:30
One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.
146
618000
6000
A terembe elengedett egyik
csótány fölmászik a sima fémfalon.
csótány fölmászik a sima fémfalon.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
Döbbenetes, hogy milyen gyorsan.
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
Lelassítva valami meglepőt látnak.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
Rejtélyes. Csúszkálva
mászik ügyesen fölfelé,
mászik ügyesen fölfelé,
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
vagyis a felületbe egyáltalán
nem kapaszkodik ügyesen.
nem kapaszkodik ügyesen.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
Olyan, mintha úszna fölfelé a felületen.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
Úgy viselkedik, mintha folyadékban lenne.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
Az elosztott lábfej evezőként működik.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
Ugyanez történik, amikor a gyík
folyós homokon szalad.
folyós homokon szalad.
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
Nézzék a lábát!
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
A lába evezőként működik,
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
még akkor is, ha többnyire szilárdnak
vélt felülettel kerül kapcsolatba.
vélt felülettel kerül kapcsolatba.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
Ez ugyanaz, mint amit
volt diákom fölfedezett,
volt diákom fölfedezett,
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
amikor megfigyelte,
a gyík hogyan fut vízen.
a gyík hogyan fut vízen.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
Felhasználhatjuk-e ezt a robot javítására?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
Martin Buehler, aki most a Boston
Dynamicsnál dolgozik, megtette.
Dynamicsnál dolgozik, megtette.
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
A RHexből ezzel az ötlettel
Aqua RHexet csinált.
Aqua RHexet csinált.
Itt az evezős RHex,
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
az elképesztő manőverező
képességű úszó robot.
képességű úszó robot.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
Durva felületen karmukat
is használják az állatok.
is használják az állatok.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
Érzik, ha megfogják őket.
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
Megérintetted?
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
CA: Igen.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
RF: Jól tudnak karmokkal
kapaszkodni a felületbe.
kapaszkodni a felületbe.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
Mark Cutkosky kollégám
a Stanfordról kitűnő mérnök.
a Stanfordról kitűnő mérnök.
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
Kifejlesztette a Formagazdagítás
elnevezésű technikát,
elnevezésű technikát,
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
amellyel karmokat ágyaz be a műlábfejbe.
12:06
And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.
173
714000
5000
Megmutatom egy új robotláb
legegyszerűbb változatát.
legegyszerűbb változatát.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
Vegyük be tervünkbe a karmokat is!
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
Hogy minden felületen manőverezhessenek,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
az állatok hibrid
szerkezeteket használnak,
szerkezeteket használnak,
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
amelyben van karom, tüske, sörte,
mancs, ragasztó és kapilláris adhézió,
mancs, ragasztó és kapilláris adhézió,
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
s még sok más.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
Ezek más-más rovarokból valók.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
Itt hangya mászik függőleges felületen.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
Nézzük a hangyát!
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
Ez a lába. Látják a sörtéket,
a karmokat és ezt itt, ni.
a karmokat és ezt itt, ni.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
Ez itt, amikor a lába levegőben van.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
Figyeljük a lábát,
amikor ráteszi a szendvicsünkre.
amikor ráteszi a szendvicsünkre.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
(Nevetés) Látják?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
A mancsa előjön, és itt a ragasztó.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
Ez a lába alulnézetben.
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
amikor a karma nem akad be,
a mancsok önmaguktól előjönnek.
a mancsok önmaguktól előjönnek.
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
Kinyomódnak.
12:58
And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.
190
766000
5000
Nehéz volt megérteni; a hangya ezzel
járult hozzá a szuperhúr-elmélethez.
járult hozzá a szuperhúr-elmélethez.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
Lefilmezni is nehéz.
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
Közelkép.
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
A lába és a ragasztó.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
Rájöttünk, hogy a ragasztó
tán kétkomponensű.
tán kétkomponensű.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
Megtartja a hangyát.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
Bevesszük tervünkbe a ragadós mancsokat.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
Azt hihetnék, hogy a sima
felülethez megvan az ihlet.
felülethez megvan az ihlet.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
De még van más is.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
A gekkó ragyogó példája
a természetben lévő nanotechnológiának.
a természetben lévő nanotechnológiának.
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
Ez a lábfeje.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
Mintha egy űrlényé lenne.
A tapadás titka: a lábujjain lévő sörték.
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
A gekkó egy méter per secundum
sebességgel fut föl a falon.
sebességgel fut föl a falon.
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
30 lépést tesz meg másodpercenként,
alig látható.
alig látható.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
De nézzük lassítva: lábait
8 ezredmásodperc alatt tapasztja oda,
8 ezredmásodperc alatt tapasztja oda,
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
és 16 ezredmásodperc alatt hámozza le.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
Elég muris, ahogy lehámozza őket.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
Úgy hámozza le őket,
ahogy mi a ragasztószalagot.
ahogy mi a ragasztószalagot.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
Nagyon fura. Mitől tapadnak?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
A lábfeje levélszerű,
ún. linalae szerkezetű,
ún. linalae szerkezetű,
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
milliónyi sörte van rajta.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
Minden sörtének
rengeteg hasított vége van.
rengeteg hasított vége van.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
100–1 000 hasított sörtevége van.
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
Ez a titka, ez teszi lehetővé
a szoros tapadást.
a szoros tapadást.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
A gekkónak milliárdnyi
200 nanométeres hasított sörtevége van.
200 nanométeres hasított sörtevége van.
14:22
And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.
216
850000
5000
Nem ragasztóval tapadnak, nem úgy,
mint a tépőzár, és nem szívással.
mint a tépőzár, és nem szívással.
Rájöttünk, hogy csak
molekulaközi erők működnek.
molekulaközi erők működnek.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
A tervünkbe beveszünk
egy kevés hasított végű sörtét.
egy kevés hasított végű sörtét.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
Ez ihlette az első öntisztító
száraz tapadóanyagot.
száraz tapadóanyagot.
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
Örömmel közlöm,
hogy szabadalmazva van.
hogy szabadalmazva van.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
Ez meg a legegyszerűbb
változat a természetben.
változat a természetben.
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
Ez Ron Fearing munkatársam próbálkozása
poliuretán alapú száraz tapadóanyag
mesterséges létrehozására.
mesterséges létrehozására.
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
Ez itt az első próbálkozás
terheléses igénybe vételre.
terheléses igénybe vételre.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
Különböző téren hatalmas
iránta az érdeklődés.
iránta az érdeklődés.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
Ezernyi alkalmazása lehet.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
Sok ötlet már van, azon dolgozunk,
hogy termék váljék belőlük.
hogy termék váljék belőlük.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
Például ilyen terméket képzeltünk el:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
biológia ihlette,
ragasztó nélküli ragtapasz.
ragasztó nélküli ragtapasz.
Sörtét gyűjtöttünk vedlő gekkóról;
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
három sorba rendeztük őket,
és kész a ragtapasz.
és kész a ragtapasz.
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
Ez itt diák-önkéntesünk...
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
30 000 diákunk van,
válogathatunk közöttük –
válogathatunk közöttük –
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
ezt csak piros tollal csináltuk.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
De nagyszerű ragtapasz sikerült.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
Légáteresztő, könnyen lehúzható,
nem irritáló, vízálló.
nem irritáló, vízálló.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
Ez jól példázza,
hogy a kíváncsiság vezérelte kutatás...
hogy a kíváncsiság vezérelte kutatás...
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
– arra voltunk kíváncsiak,
hogyan másznak fölfelé –
hogyan másznak fölfelé –
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
miként vezet hihetetlen dolgokra.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
Arra is példa, miért támogassuk
a kíváncsiság vezérelte kutatást.
a kíváncsiság vezérelte kutatást.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
Itt húzzuk le a tapaszt.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
Pontosítottuk a láb jelentését.
Az a kérdés, e titkok
birtokában kapunk-e ihletet
birtokában kapunk-e ihletet
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
a természetben lévőnél
jobb lábfej tervezésére?
jobb lábfej tervezésére?
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
Új projektünkben törekszünk megtervezni
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
az első hegymászó mentőrobotot –
szívás vagy mágnes nélkülit –,
szívás vagy mágnes nélkülit –,
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
amely csak néhány féle
felületfajtán képes mozogni.
felületfajtán képes mozogni.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
A neve RISE, környezetszkennelő robot.
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
Tervezőcsoportunk kiváló
biológusokból és mérnökökből áll.
biológusokból és mérnökökből áll.
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
Ez itt a RISE.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
Hatlábú, farka van.
Kerítésen és fán mászik.
Kerítésen és fán mászik.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
Első lépései lejtőn.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
Hallják? Ez a léptei zaja.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
Önök felé halad,
első lépései falon fölfelé.
első lépései falon fölfelé.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
Ezek csak a legegyszerűbb lábak,
még minden nagyon új.
még minden nagyon új.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
Elég jól megértettük a dinamikáját.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
Mark Cutkosky egy lépéssel tovább megy,
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
formagazdagítási technikával
építi meg a lábfejet és a lábujjakat.
építi meg a lábfejet és a lábujjakat.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
Most jön a karmokkal, tüskékkel,
száraz tapadóanyaggal ellátott
megfelelő lábujjak elkészítése.
megfelelő lábujjak elkészítése.
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
Először a karmoknak
s a lábujjaknak kell jól működniük,
s a lábujjaknak kell jól működniük,
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
hogy fölmásszanak,
aztán rá lehet szerelni a robotra.
aztán rá lehet szerelni a robotra.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
Így is csinálta.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
Először megcsinálta a természet
ihlette hegymászó robotlábat.
ihlette hegymászó robotlábat.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
Ez Cutkosky és ragyogó diákjai alkotása.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
Hat tuningolt lábujj,
és fölhasználták az elveket,
és fölhasználták az elveket,
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
amelyekről a tervezés kapcsán
az imént szóltam.
az imént szóltam.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
Nem használ szívást vagy ragasztót.
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
Amikor hozzáerősítjük a robothoz...
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1049000
3000
biológia ihlette dolog, reméljük,
mint az állat, ez is ugyanúgy fölmászik,
mint az állat, ez is ugyanúgy fölmászik,
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1052000
5000
bármilyen felületre.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1057000
5000
Éppen mászik Stanfordban
az egyik épület oldalán.
az egyik épület oldalán.
17:54
It's sped up -- again, it's a foot climbing.
273
1062000
3000
Fölgyorsult. Ez egy mászó lábfej.
17:57
It's not the whole robot yet, we're working on it --
274
1065000
2000
Még nem a teljes robot,
még dolgozunk rajta.
még dolgozunk rajta.
17:59
now you can see how it's attaching.
275
1067000
1000
Látjuk, hogyan tapad.
18:00
These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
276
1068000
6000
E szerkezetek révén tüskék,
súrlódó mancsok és tapadó sörték
súrlódó mancsok és tapadó sörték
meg tudnak kapaszkodni
bonyolult felületeken.
bonyolult felületeken.
18:06
to grab onto very challenging, difficult surfaces.
277
1074000
3000
18:09
And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
278
1077000
4000
Sikerült létrehozni.
A fölvétel hússzoros gyorsítású.
A fölvétel hússzoros gyorsítású.
18:13
can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
279
1081000
4000
Elképzelik, hogy fölmászik,
s valakit kiment a felső emeletről?
s valakit kiment a felső emeletről?
18:17
You can visualize this now; it's not impossible.
280
1085000
2000
Képzeljék el, immár ez nem lehetetlen.
18:19
It's a very challenging task. But more to come later.
281
1087000
4000
Nehéz feladat. De ez csak a kezdet.
Összefoglalva: ellestük a természet
titkait, hogy milyen a láb felépítése.
titkait, hogy milyen a láb felépítése.
18:23
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
282
1091000
4000
18:27
We've learned we should distribute control to smart parts.
283
1095000
3000
Megtanultuk, hogy kis részekre
kell bontani az irányítást.
kell bontani az irányítást.
18:30
Don't put it all in the brain,
284
1098000
1000
Ne mindent az agyba,
18:31
but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
285
1099000
4000
hanem inkább tegyük a szabályozást
a tuningolt lábfejbe, lábba, sőt a testbe.
a tuningolt lábfejbe, lábba, sőt a testbe.
18:35
That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
286
1103000
3000
A természetnek hibrid megoldásai vannak,
nem egyetlen megoldása van;
nem egyetlen megoldása van;
18:38
and they're integrated and beautifully robust.
287
1106000
3000
ezek integráltak és szép robusztusak.
18:41
And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
288
1109000
8000
Harmadszor: hisszük, hogy nem másoljuk
a természetet, hanem ötletet merítünk,
a természetet, hanem ötletet merítünk,
18:49
and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
289
1117000
4000
és az új elveket a legjobb mérnöki
megoldásokhoz használjuk föl,
megoldásokhoz használjuk föl,
18:53
to make -- potentially -- something better than nature.
290
1121000
3000
hogy a természetnél
lehetőleg jobbat állítsunk elő.
lehetőleg jobbat állítsunk elő.
18:57
So there's a clear message:
291
1125000
2000
A tanulság világos:
18:59
whether you care about a fundamental, basic research
292
1127000
3000
ha nagyon különös, csodás élőlények
komoly alapkutatása érdekel bennünket,
19:02
of really interesting, bizarre, wonderful animals,
293
1130000
3000
vagy mentőrobotot építünk,
19:05
or you want to build a search-and-rescue robot
294
1133000
1000
19:06
that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
295
1134000
3000
amely földrengésnél
vagy tűzesetnél segítségünkre lehet,
vagy tűzesetnél segítségünkre lehet,
19:09
or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
296
1137000
5000
vagy az orvoslás iránt érdeklődünk,
meg kell őriznünk a természet megoldásait,
meg kell őriznünk a természet megoldásait,
19:14
Otherwise these secrets will be lost forever.
297
1142000
3000
különben e titkok örökre elvesznek.
19:17
Thank you.
298
1145000
1000
Köszönöm. (Taps)
ABOUT THE SPEAKER
Robert Full - BiologistRobert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering.
Why you should listen
UC Berkeley biologist Robert Full is fascinated by the motion of creatures like cockroaches, crabs and geckos having many legs, unusual feet or talented tails. He has led an effort to demonstrate the value of learning from Nature by the creating interdisciplinary collaborations of biologists, engineers, mathematicians and computer scientists from academia and industry. He founded CiBER, the Center for interdisciplinary Bio-inspiration in Education and Research, and the Poly-PEDAL Laboratory, which studies the Performance, Energetics and Dynamics of Animal Locomotion (PEDAL) in many-footed creatures (Poly).
His research shows how studying a diversity of animals leads to the discovery of general principles which inspire the design of novel circuits, artificial muscles, exoskeletons, versatile scampering legged search-and-rescue robots and synthetic self-cleaning dry adhesives based on gecko feet. He is passionate about discovery-based education leading to innovation -- and he even helped Pixar’s insect animations in the film A Bug's Life.
Robert Full | Speaker | TED.com