ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

More profile about the speaker
Robert Full | Speaker | TED.com
TED2014

Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots

ロバート・フル: 自然界で最も不快な生き物にヒントを得たロボット

Filmed:
1,286,255 views

ロボットはいかにすればでこぼこの地面を安定して走ったり、逆さのまま移動したり、空中で体操技をしたり、壁に激突しても壊れずにいることができるのでしょう? ロバート・フルが驚くべきゴキブリの体に目を向け、ロボット工学者がそこから何を学べるか語ります。
- 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

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
Even nature's自然の most最も disgusting嫌な creatures生き物
0
930
2904
自然界で最も不快な
生き物にも
00:15
have important重要 secrets秘密,
1
3834
2567
大きなヒントが
隠されています
00:18
but who would want a swarm群れ of cockroachesゴキブリ
2
6401
1489
押し寄せる
ゴキブリの群れなど
00:19
coming到来 towards方向 them?
3
7890
1594
思うだにゾッとするでしょうけど—
00:21
Yetまだ one of the greatest最大 differences相違
betweenの間に naturalナチュラル and human人間 technologiesテクノロジー
4
9484
3012
自然物と人工物の
大きな違いは
00:24
relates関連する to robustness丈夫さ.
5
12496
2215
ロバスト性です
00:26
Robustロバスト systemsシステム are stable安定した in complex複合体
6
14711
2573
ロバストなシステムは
複雑な新しい環境でも
00:29
and new新しい environments環境.
7
17284
1721
安定を保てます
00:31
Remarkably著しく, cockroachesゴキブリ can self-stabilize自己安定化する
8
19005
1795
ゴキブリは でこぼこの地面を
驚くほど
00:32
runningランニング over rough荒い terrain地形.
9
20800
1679
安定を保って
走り抜けられます
00:34
When we put a jetジェット packパック on them,
10
22479
1262
ジェットパックを
付けたり
00:35
or give them a perturbation摂動 like an earthquake地震,
11
23741
2011
地震のような
震動の中に置いた時でも
00:37
we discovered発見された that their彼らの wonderfullyすばらしい tuned調整された legs
12
25752
2891
絶妙な足並みによって
00:40
allow許す them to self-stabilize自己安定化する
13
28643
1625
安定を維持できます
00:42
withoutなし usingを使用して any of their彼らの brainpower知力.
14
30268
3662
脳みそを使うこともなく
00:45
They can go over complex複合体 terrain地形 like grass,
15
33930
3130
草の上のような複雑な地形でも
問題なし
00:49
no problem問題, and not get destabilized不安定化した.
16
37060
1952
バランスを崩す
こともありません
00:51
We discovered発見された a new新しい behavior動作 where,
17
39012
1514
新たに発見した
行動ですが
00:52
because of their彼らの shape形状,
18
40526
1164
体の形を生かし
00:53
they actually実際に rollロール automatically自動的に to their彼らの side
19
41690
2078
体を自然に傾けて
00:55
to go throughを通して this artificial人工的な testテスト bitビット of grass.
20
43768
3952
人工の草の間を
すり抜けています
00:59
Robustロバスト systemsシステム can perform実行する multiple複数 tasksタスク
21
47720
2437
ロバストなシステムは
同じ体の構造を使って
01:02
with the same同じ structure構造.
22
50157
2138
様々なタスクに
対応できます
01:04
Here'sここにいる a new新しい behavior動作 we've私たちは discovered発見された.
23
52295
1867
これも新たに発見した
行動ですが
01:06
The animals動物 rapidly急速に invert反転 and disappear姿を消す
24
54162
1846
急速に反転して
身を隠しています
01:08
in lessもっと少なく than 150 millisecondsミリ秒 — you never see them —
25
56008
2501
150ミリ秒以内です
私たちが見失うわけです
01:10
usingを使用して the same同じ structures構造 that
they use to run走る, their彼らの legs.
26
58509
2363
走るのと同じ脚を使って
こなしています
01:12
They can run走る upside逆さま down
27
60872
1604
竿や枝やワイヤを伝って
01:14
very rapidly急速に on rodsロッド, branches and wiresワイヤー,
28
62476
3132
逆さのまま
素早く走ることもできます
01:17
and if you perturb摂動 one of those branches,
29
65608
1479
その枝を揺すってやると
01:19
they can do this.
30
67087
1793
こんな芸当をします
01:20
They can perform実行する gymnastic体操 maneuversマヌーバ
31
68880
1530
現在のロボットでは
真似できない
01:22
like no robotロボット we have yetまだ.
32
70410
2578
体操技をこなせるのです
01:24
And they have nearlyほぼ unlimited無制限
33
72988
1731
同じ体の構造を使って
01:26
maneuverability機動性 with that same同じ structure構造
34
74719
2597
数限りない
身のこなしができ
01:29
and unprecedented前例のない accessアクセス to a variety品種
35
77316
3820
様々な異なる状況に
01:33
of different異なる areasエリア.
36
81136
4270
驚くほどよく
対応できます
01:37
They have wings for flying飛行 when they get warm暖かい,
37
85406
2623
暖かい時には飛べる
羽を持っていますが
01:40
but they use those same同じ wings to flipフリップ over
38
88029
2614
同じ羽を
ひっくり返った時に
01:42
if they get destabilized不安定化した.
39
90643
3957
起き上がるためにも
使います
01:46
Very effective効果的な.
40
94600
1297
とても効果的です
01:47
Robustロバスト systemsシステム are alsoまた、 fault不具合 tolerant耐性のある and fail-safeフェイルセーフ.
41
95897
3205
ロバストなシステムは耐障害性が高く
問題が生じても機能を維持できます
01:51
This is the foot of a cockroachゴキブリ.
42
99102
1140
これはゴキブリの足で
01:52
It has spines背骨, gluey膠着する padsパッド and claws,
43
100242
3289
とげや ベタベタした肉球や
かぎ爪がありますが
01:55
but if you take off those feetフィート,
44
103531
1591
この部分を取ってしまっても
01:57
they can still go over rough荒い terrain地形,
45
105122
1708
下の映像のように
01:58
like the bottom videoビデオ that you see,
46
106830
1897
でこぼこの地面を
走ることができます
02:00
withoutなし hardlyほとんど slowing減速する down. Extraordinary特別な.
47
108727
3371
スピードもほとんど変わりません
大したものです
02:04
They can run走る up meshメッシュ withoutなし their彼らの feetフィート.
48
112098
3173
足先がなくても
網をよじ登れます
02:07
Here'sここにいる an animal動物 usingを使用して a normal正常, alternating交互の tripod三脚:
49
115271
2283
これは6本脚での
歩き方ですが
02:09
three legs, three legs, three legs,
50
117554
1543
交互に3本ずつ
動かしています
02:11
but in nature自然, the insects昆虫 oftenしばしば have lost失われた their彼らの legs.
51
119097
3692
しかし自然界では
脚を失うこともあります
02:14
Here'sここにいる one moving動く with two middle中間 legs gone行った.
52
122789
4010
これは真ん中の2本なしで
移動しています
02:18
It can even lose失う three legs, in a tripod三脚,
53
126799
2916
脚を3本失って
3本脚になっても
02:21
and adopt採用 a new新しい gait歩く, a hoppingホッピング gait歩く.
54
129715
3927
はねるような新しい歩き方を
身につけます
02:25
And I pointポイント out that all of these videosビデオ
55
133642
1958
指摘しておきたいのは
映像はすべて
02:27
are slowed減速した down 20 times,
56
135600
1704
20倍スロー再生していることで
02:29
so they're actually実際に really fast速い, when you see this.
57
137304
2015
実際には ものすごく速いんです
02:31
Robustロバスト systemsシステム are alsoまた、 damage損傷 resistant耐性のある.
58
139319
3511
ロバストシステムはまた
ダメージに対しても強い
02:34
Here'sここにいる an animal動物 climbingクライミング up a wall.
59
142830
1813
ゴキブリが壁を
登るところです
02:36
It looks外見 like a rapid迅速な, smooth滑らかな, vertical垂直 climb登る,
60
144643
2496
一見スムーズに素早く
登り出しているように見えますが
02:39
but when you slowスロー it down,
61
147139
1239
スロー再生すると
02:40
you see something very different異なる.
62
148378
2494
想像と違っているのが
分かります
02:42
Here'sここにいる what they do.
63
150872
1648
ゴキブリがどうしているかというと
02:44
They intentionally故意に have a
head-on正面から collision衝突 with the wall
64
152520
3007
スピードを落とさないために
わざと壁に正面からぶつかり
02:47
so they don't slowスロー down and can transition遷移 up it
65
155527
2114
75ミリ秒以内で
02:49
in 75 millisecondsミリ秒.
66
157641
2398
方向転換しているのです
02:52
And they can do this in part because they have
67
160039
1861
このようなことができるのも
02:53
extraordinary特別な exoskeletons外骨格.
68
161900
2057
極めて優れた外骨格を
持っているからです
02:55
And they're really just made up of compliant準拠する joints関節
69
163957
3809
管や板と
02:59
that are tubesチューブ and platesプレート
70
167766
1733
それを継ぎ合わせる
柔軟な関節だけで
03:01
connected接続された to one another別の.
71
169499
1543
作られたものです
03:03
Here'sここにいる a dissection切開 of an abdomen腹部 of a cockroachゴキブリ.
72
171042
2947
これはゴキブリの腹部を
解剖しているところです
03:05
You see these platesプレート, and you
see the compliant準拠する membrane.
73
173989
3961
硬い板と柔軟な膜で
できているのが分かります
03:09
My engineeringエンジニアリング colleague同僚 at Berkeleyバークレー
74
177950
2816
バークレーの工学部にいる同僚が
03:12
designed設計 with his students学生の
75
180766
1124
学生と一緒に
03:13
a novel小説 manufacturing製造 technique技術
76
181890
1481
新しい製造技術を
開発しました
03:15
where you essentially基本的に origami折り紙 the exoskeleton外骨格,
77
183371
3611
外骨格の折り紙とも
言うべきもので
03:18
you laserレーザ cutカット it, laminateラミネート it,
78
186982
1360
レーザーで切り抜き
03:20
and you fold it up into a robotロボット.
79
188342
2395
継ぎ合わせて
ロボットを折るのです
03:22
And you can do that now in lessもっと少なく than 15 minutes.
80
190737
5817
15分以内に
組み立てることができます
03:28
These robotsロボット, calledと呼ばれる DASHダッシュ,
81
196554
1939
これはDASH —
03:30
for Dynamic動的 Autonomous自律 Sprawledスクロールした Hexapodヘキサポッド,
82
198493
2610
動的自律匍匐式6脚ロボットです
03:33
are highly高く compliant準拠する robotsロボット,
83
201103
3082
とても柔軟性があります
03:36
and they're remarkably著しく robustロバストな as a result結果
84
204185
3702
これらの性質により
03:39
of these features特徴.
85
207887
1803
とても頑丈です
03:41
They're certainly確かに incredibly信じられないほど damage損傷 resistant耐性のある.
86
209690
6058
ダメージに対して
とても強いのです
03:47
(Laughter笑い)
87
215748
3353
(笑)
03:51
They even have some of the
behaviors行動 of the cockroachesゴキブリ.
88
219101
2469
ゴキブリの動作も
いくつかこなせます
03:53
So they can use their彼らの smartスマート, compliant準拠する body
89
221570
2273
よくデザインされた
柔軟な体を使って
03:55
to transition遷移 up a wall
90
223843
2517
シンプルな方法で
03:58
in a very simple単純 way.
91
226360
2892
壁に対し上向きに
方向転換できます
04:01
They even have some of the beginnings始まり
92
229252
1628
あの反転して
04:02
of the rapid迅速な inversion反転 behavior動作
93
230880
1319
身を隠す動きすら
04:04
where they disappear姿を消す.
94
232199
2844
やってのけます
04:07
Now we want to know why they can go anywhereどこでも.
95
235043
1477
ゴキブリが
どこへでも
04:08
We discovered発見された that they can go throughを通して
96
236520
1569
入り込めるのは
3ミリの隙間を
04:10
three-millimeter3ミリメートル gaps隙間,
97
238089
1788
通り抜けられるからだと
分かりました
04:11
the height高さ of two penniesペニー, two stackedスタック penniesペニー,
98
239877
2361
1ペンス硬貨2枚分です
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
しかも
04:15
they can actually実際に run走る throughを通して those confined閉じ込められた spacesスペース
100
243286
2575
この狭い隙間の中を
04:17
at high高い speedsスピード,
101
245861
1757
素早く移動できるんです
04:19
althoughただし、 you never see it.
102
247618
3182
実際に目にすることは
ないでしょうが
04:22
To understandわかる it better,
103
250800
1062
もっとよく理解しようと
04:23
we did a CTCT scanスキャン of the exoskeleton外骨格
104
251862
2078
外骨格をCTスキャンに
かけたんですが
04:25
and showed示した that they can compress圧縮する their彼らの body
105
253940
1474
体を40%以上
04:27
by over 40 percentパーセント.
106
255414
2646
圧縮できることが
示されています
04:30
We put them in a materials材料 testingテスト machine機械
107
258060
1557
材料試験装置に入れて
04:31
to look at the stress応力 strain analysis分析
108
259617
2356
応力ひずみ解析したところ
04:33
and showed示した that they can withstand耐える forces
109
261973
2118
ゴキブリは
体重の800倍の
04:36
800 times their彼らの body weight重量,
110
264091
1904
力にも耐えられ
04:37
and after this they can fly飛ぶ and run走る
111
265995
1890
この後も
普通に飛んだり
04:39
absolutely絶対に normally通常は.
112
267885
1990
走ったりできました
04:41
So you never know where
113
269875
1723
好奇心に突き動かされた研究が
04:43
curiosity-based好奇心に基づく research研究 will lead,
114
271598
3074
どこに辿り着くか
わかりません
04:46
and somedayいつか you mayかもしれない want a swarm群れ
115
274672
1539
いつか ゴキブリから—
04:48
of cockroach-inspiredゴキブリの影響を受けた robotsロボット
116
276211
2194
アイデアを得た
ロボットの群れに
04:50
to come at you.
117
278405
2414
来て欲しいと願う時が
あるかもしれません
04:52
(Laughter笑い)
118
280819
7121
(笑)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
どうもありがとうございました
05:01
(Applause拍手)
120
289497
1286
(拍手)
Translated by Yasushi Aoki
Reviewed by Eriko T.

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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.

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