TED2014
Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots
로버트 풀 (Robert Full): 자연에서 가장 혐오스러운 생물의 비밀, 로봇에 적용하다!
Filmed:
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어떻게 로봇이 울퉁불퉁한 지형에서 균형을 잡고, 거꾸로 매달려서 걸어가고, 공중에서 현란한 몸동작을 하거나, 부서지지 않고 벽에 부딪치는 방법을 배울 수 있을까요?
로버트 풀 교수는 바퀴벌레의 훌륭한 몸이 로봇 공학자들에게 무엇을 가르쳐 줄 수 있는지 보여줍니다.
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
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00:12
Even nature's most disgusting creatures
0
930
2904
자연계에서 가장 징그러운 생물들도
00:15
have important secrets,
1
3834
2567
중요한 비밀을 가지고 있습니다.
00:18
but who would want a swarm of cockroaches
2
6401
1489
하지만, 누가 바퀴벌레 떼가
00:19
coming towards them?
3
7890
1594
몰려 오는 것을 바라겠습니까?
00:21
Yet one of the greatest differences
between natural and human technologies
between natural and human technologies
4
9484
3012
자연과 인간 기술의
가장 큰 차이점 가운데 하나는
가장 큰 차이점 가운데 하나는
00:24
relates to robustness.
5
12496
2215
견고성과 관련이 있습니다.
00:26
Robust systems are stable in complex
6
14711
2573
로버스트 (견고한) 시스템은 복잡하고
00:29
and new environments.
7
17284
1721
새로운 환경에 안정적 입니다.
00:31
Remarkably, cockroaches can self-stabilize
8
19005
1795
특히, 바퀴벌레는
00:32
running over rough terrain.
9
20800
1679
울퉁불퉁한 지형을 달릴 때
스스로 균형을 잘 잡습니다.
스스로 균형을 잘 잡습니다.
00:34
When we put a jet pack on them,
10
22479
1262
우리가 바퀴벌레를 몰아붙이거나
00:35
or give them a perturbation like an earthquake,
11
23741
2011
지진같은 충격을 가해도
00:37
we discovered that their wonderfully tuned legs
12
25752
2891
바퀴벌레의 아주 잘 발달된 다리가
00:40
allow them to self-stabilize
13
28643
1625
안정적으로 균형을 잡게
해 준다는 것을 알 수 있었습니다.
해 준다는 것을 알 수 있었습니다.
00:42
without using any of their brainpower.
14
30268
3662
머리는 쓰지 않고 말이죠.
00:45
They can go over complex terrain like grass,
15
33930
3130
바퀴벌레는 풀숲같은
험난한 지형도 건너는 데도
험난한 지형도 건너는 데도
00:49
no problem, and not get destabilized.
16
37060
1952
아무 문제가 없고
균형을 잃지도 않습니다.
균형을 잃지도 않습니다.
00:51
We discovered a new behavior where,
17
39012
1514
우리는 여기서 새로운 행동을
한가지 발견 했는데
한가지 발견 했는데
00:52
because of their shape,
18
40526
1164
그들의 신체 구조 덕분에
00:53
they actually roll automatically to their side
19
41690
2078
바퀴벌레는 사실상 자동적으로
몸을 한쪽으로 틀어서
몸을 한쪽으로 틀어서
00:55
to go through this artificial test bit of grass.
20
43768
3952
이런 실험용 인공 풀숲을 통과합니다.
00:59
Robust systems can perform multiple tasks
21
47720
2437
로버스트 시스템은
01:02
with the same structure.
22
50157
2138
하나의 구조를 가지고
여러 임무를 수행 할 수 있습니다.
여러 임무를 수행 할 수 있습니다.
01:04
Here's a new behavior we've discovered.
23
52295
1867
이것은 우리가 발견한
새로운 행동입니다.
새로운 행동입니다.
01:06
The animals rapidly invert and disappear
24
54162
1846
이 곤충은 순식간에 몸을 뒤집고
01:08
in less than 150 milliseconds — you never see them —
25
56008
2501
0.15초도 채 안 되서 사라져 버려서
여러분들은 결코 못 보실 겁니다.
여러분들은 결코 못 보실 겁니다.
01:10
using the same structures that
they use to run, their legs.
they use to run, their legs.
26
58509
2363
달릴 때 사용하는 것과
같은 신체인 다리를 사용해서 말이죠.
같은 신체인 다리를 사용해서 말이죠.
01:12
They can run upside down
27
60872
1604
이들은 막대 위,
나뭇가지 그리고 전선 위를
나뭇가지 그리고 전선 위를
01:14
very rapidly on rods, branches and wires,
28
62476
3132
거꾸로 매달려서
아주 빨리 달릴 수 있는데
아주 빨리 달릴 수 있는데
01:17
and if you perturb one of those branches,
29
65608
1479
가지 하나를 흔들어 봐도
01:19
they can do this.
30
67087
1793
아무렇지 않습니다.
01:20
They can perform gymnastic maneuvers
31
68880
1530
난이도 높은
현란한 동작도 할 수 있는데
현란한 동작도 할 수 있는데
01:22
like no robot we have yet.
32
70410
2578
우리는 아직 그런 로봇이 없습니다.
01:24
And they have nearly unlimited
33
72988
1731
그리고 이들은 같은 신체구조를 사용해서
01:26
maneuverability with that same structure
34
74719
2597
무한정 다양한 동작을 할 수 있으며
01:29
and unprecedented access to a variety
35
77316
3820
가본 적이 없는
01:33
of different areas.
36
81136
4270
다른 많은 지역에도 잘 접근합니다.
01:37
They have wings for flying when they get warm,
37
85406
2623
몸을 더워졌을 때
날기 위한 날개가 있지만
날기 위한 날개가 있지만
01:40
but they use those same wings to flip over
38
88029
2614
균형을 잃었을 때도
01:42
if they get destabilized.
39
90643
3957
바로 서기 위해
그 날개를 사용 합니다.
그 날개를 사용 합니다.
01:46
Very effective.
40
94600
1297
매우 효과적이죠.
01:47
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe.
41
95897
3205
로버스트 시스템은 또한 고장을 방지하고
안전 장치가 있는 시스템 입니다.
안전 장치가 있는 시스템 입니다.
01:51
This is the foot of a cockroach.
42
99102
1140
이것은 바퀴벌레의 다리 사진인데
01:52
It has spines, gluey pads and claws,
43
100242
3289
가시(줄)와 접착성 있는 발바닥
그리고 발톱이 있습니다.
그리고 발톱이 있습니다.
01:55
but if you take off those feet,
44
103531
1591
하지만 이 다리를 떼어내도
01:57
they can still go over rough terrain,
45
105122
1708
울퉁불퉁한 지형을 잘 갈 수 있는데
01:58
like the bottom video that you see,
46
106830
1897
여러분들이 보시는 아래 비디오 처럼
02:00
without hardly slowing down. Extraordinary.
47
108727
3371
속도는 거의 변하지 않습니다.
대단하지 않습니까?
대단하지 않습니까?
02:04
They can run up mesh without their feet.
48
112098
3173
바퀴벨레는 발 없이도
철망도 잘 기어갈 수 있습니다.
철망도 잘 기어갈 수 있습니다.
02:07
Here's an animal using a normal, alternating tripod:
49
115271
2283
여기 일반적인 삼각대 모양의 다리를
서로 번갈아 사용하는 생물이 있습니다.
서로 번갈아 사용하는 생물이 있습니다.
02:09
three legs, three legs, three legs,
50
117554
1543
다리 세개 , 다리 세개, 또 다리 세개
02:11
but in nature, the insects often have lost their legs.
51
119097
3692
하지만, 자연에서 곤충은
다리를 자주 잃어 버립니다.
다리를 자주 잃어 버립니다.
02:14
Here's one moving with two middle legs gone.
52
122789
4010
여기 이 바퀴벌레는 가운뎃 두 다리가
없어도 움직이고 있습니다.
없어도 움직이고 있습니다.
02:18
It can even lose three legs, in a tripod,
53
126799
2916
삼각대 모양 다리 세개를
잃어 버릴 수도 있는데
잃어 버릴 수도 있는데
02:21
and adopt a new gait, a hopping gait.
54
129715
3927
그러면 깡충깡충 뛰는
새로운 걸음걸이로 바꿉니다.
새로운 걸음걸이로 바꿉니다.
02:25
And I point out that all of these videos
55
133642
1958
그리고 이 비디오들은
02:27
are slowed down 20 times,
56
135600
1704
20배 느린 속도로 재생된 것이어서
02:29
so they're actually really fast, when you see this.
57
137304
2015
직접 보시면 사실 굉장히 빠릅니다.
02:31
Robust systems are also damage resistant.
58
139319
3511
로버스트 시스템은 또한
피해를 최소화 시켜줍니다.
피해를 최소화 시켜줍니다.
02:34
Here's an animal climbing up a wall.
59
142830
1813
여기 벽을 기어 오르는 생물이 있는데
02:36
It looks like a rapid, smooth, vertical climb,
60
144643
2496
빠르고 자연스럽게 수직으로
올라가는 것 처럼 보이지만
올라가는 것 처럼 보이지만
02:39
but when you slow it down,
61
147139
1239
느린 화면으로 재생하면
02:40
you see something very different.
62
148378
2494
아주 다른 것을 볼 수 있습니다.
02:42
Here's what they do.
63
150872
1648
그럼, 어떻게 하는지 보겠습니다.
02:44
They intentionally have a
head-on collision with the wall
head-on collision with the wall
64
152520
3007
이들은 의도적으로
벽에다 머리를 부딪히는데
벽에다 머리를 부딪히는데
02:47
so they don't slow down and can transition up it
65
155527
2114
속도를 유지하면서
02:49
in 75 milliseconds.
66
157641
2398
0.075초 만에
몸을 일으켜 세울 수 있습니다.
몸을 일으켜 세울 수 있습니다.
02:52
And they can do this in part because they have
67
160039
1861
그리고 특수한 외골격이 있기 때문에
02:53
extraordinary exoskeletons.
68
161900
2057
이것은 어느 정도 가능 합니다.
02:55
And they're really just made up of compliant joints
69
163957
3809
또한, 바퀴벨레의 몸은
02:59
that are tubes and plates
70
167766
1733
관 모양과 판 모양의
03:01
connected to one another.
71
169499
1543
유연한 관절로 서로
잘 연결되어 있습니다.
잘 연결되어 있습니다.
03:03
Here's a dissection of an abdomen of a cockroach.
72
171042
2947
이것은 바퀴벌레 복부를
해부한 사진인데
해부한 사진인데
03:05
You see these plates, and you
see the compliant membrane.
see the compliant membrane.
73
173989
3961
마디판과 유연한 막을 볼 수 있습니다.
03:09
My engineering colleague at Berkeley
74
177950
2816
버클리에 있는 제 동료 학자는
03:12
designed with his students
75
180766
1124
자기 학생들과
03:13
a novel manufacturing technique
76
181890
1481
새로운 제조 기술을 설계했는데
03:15
where you essentially origami the exoskeleton,
77
183371
3611
기본적으로 외골격을 접어서
03:18
you laser cut it, laminate it,
78
186982
1360
자르고 여러장을 붙여
03:20
and you fold it up into a robot.
79
188342
2395
로봇으로 조립합니다.
03:22
And you can do that now in less than 15 minutes.
80
190737
5817
여러분들도 지금
15분 안에 만들 수 있습니다.
15분 안에 만들 수 있습니다.
03:28
These robots, called DASH,
81
196554
1939
역동적 자율형 6각류 로봇이라는 의미의
03:30
for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod,
82
198493
2610
대시(DASH) 라는
이름을 가진 이 로봇은
이름을 가진 이 로봇은
03:33
are highly compliant robots,
83
201103
3082
매우 유연하며
03:36
and they're remarkably robust as a result
84
204185
3702
이런 특징을 가진 결과물인 만큼
03:39
of these features.
85
207887
1803
아주 견고합니다.
03:41
They're certainly incredibly damage resistant.
86
209690
6058
정말 믿을 수 없을 정도로
부서지지 않는 로봇 입니다.
부서지지 않는 로봇 입니다.
03:47
(Laughter)
87
215748
3353
(웃음)
03:51
They even have some of the
behaviors of the cockroaches.
behaviors of the cockroaches.
88
219101
2469
바퀴벌레의 행동 몇 가지를
이 로봇도 가지고 있는데
이 로봇도 가지고 있는데
03:53
So they can use their smart, compliant body
89
221570
2273
유연한 몸을 영리하게 사용해서
03:55
to transition up a wall
90
223843
2517
벽 위에서 아주 간단하게
03:58
in a very simple way.
91
226360
2892
이동합니다.
04:01
They even have some of the beginnings
92
229252
1628
또한, 몸을 빨리 뒤집어서
04:02
of the rapid inversion behavior
93
230880
1319
사라져 버리는
04:04
where they disappear.
94
232199
2844
초기 동작 중 일부도
할 수 있습니다.
할 수 있습니다.
04:07
Now we want to know why they can go anywhere.
95
235043
1477
그럼, 이제 바퀴벨레가 어떻게
어디든 갈 수 있는지 알아 보겠습니다.
어디든 갈 수 있는지 알아 보겠습니다.
04:08
We discovered that they can go through
96
236520
1569
우리는 바퀴벌레가
3밀리미터의 틈 사이도
3밀리미터의 틈 사이도
04:10
three-millimeter gaps,
97
238089
1788
통과할 수 있다는 것을 알게 됐는데,
04:11
the height of two pennies, two stacked pennies,
98
239877
2361
이것은 1센트 짜리 동전
두개를 겹친 높이 입니다.
두개를 겹친 높이 입니다.
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
그리고 틈새를 통과할 때
04:15
they can actually run through those confined spaces
100
243286
2575
아주 빠른 속도로 좁은 공간을
04:17
at high speeds,
101
245861
1757
달릴 수 있습니다.
04:19
although you never see it.
102
247618
3182
여러분들은 보지 못 하시겠지만 말이죠.
04:22
To understand it better,
103
250800
1062
좀 더 잘 알아보기 위해서
04:23
we did a CT scan of the exoskeleton
104
251862
2078
바퀴벌레의 외골격을
CT로 스캔 해봤는데
CT로 스캔 해봤는데
04:25
and showed that they can compress their body
105
253940
1474
자신의 몸을 40% 이상
04:27
by over 40 percent.
106
255414
2646
압축할 수 있는 것으로 나왔습니다.
04:30
We put them in a materials testing machine
107
258060
1557
스트레스 피로 정도를 분석하기 위해서
04:31
to look at the stress strain analysis
108
259617
2356
바퀴벌레를 재료 시험기에 넣어 봤는데
04:33
and showed that they can withstand forces
109
261973
2118
자기 무게보다 800배가 넘는 압력을
04:36
800 times their body weight,
110
264091
1904
견딜 수 있었으며
04:37
and after this they can fly and run
111
265995
1890
실험 후에도 아무 문제 없이
04:39
absolutely normally.
112
267885
1990
날고 달릴 수 있었습니다.
04:41
So you never know where
113
269875
1723
그래서, 호기심으로 시작한 이 연구가
04:43
curiosity-based research will lead,
114
271598
3074
어떤 결과를 낳게 될지는 모르겠지만
04:46
and someday you may want a swarm
115
274672
1539
언젠가는 한 무리의
04:48
of cockroach-inspired robots
116
276211
2194
바퀴벌레를 닮은 로봇들이
04:50
to come at you.
117
278405
2414
나타나기를 바랄지도 모르겠습니다.
04:52
(Laughter)
118
280819
7121
(웃음)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
감사합니다.
05:01
(Applause)
120
289497
1286
(박수)
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