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

Robert Full: De geheimen van de meest weerzinwekkende dieren in de natuur, toegepast op robotten

Filmed:
1,286,255 views

Hoe kunnen robotten leren te stabiliseren op ruw terrein, ondersteboven te lopen, gymnastiekbewegingen te maken in de lucht en tegen muren op te lopen zonder zichzelf schade toe te brengen? Robert Full neemt een kijkje in het wonderlijke lichaam van de kakkerlak om te laten zien wat robotica ingenieurs hiervan kunnen leren.
- 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'snatuur mostmeest disgustingwalgelijk creaturesschepsels
0
930
2904
Zelfs de meest weerzinwekkende dieren
uit de natuur
00:15
have importantbelangrijk secretsgeheimen,
1
3834
2567
hebben waardevolle geheimen.
00:18
but who would want a swarmzwerm of cockroacheskakkerlakken
2
6401
1489
Maar wie wil nu dat er
een zwerm kakkerlakken op hem afkomt ?
00:19
comingkomt eraan towardsnaar them?
3
7890
1594
Een van de grootste verschillen tussen
natuurlijke en menselijke technologie
00:21
YetNog one of the greatestbeste differencesverschillen
betweentussen naturalnatuurlijk and humanmenselijk technologiestechnologieën
4
9484
3012
00:24
relatesbetrekking to robustnessrobuustheid.
5
12496
2215
heeft met robuustheid te maken.
00:26
RobustRobuuste systemssystemen are stablestal in complexcomplex
6
14711
2573
Robuuste systemen zijn stabiel
in complexe en nieuwe omgevingen.
00:29
and newnieuwe environmentsomgevingen.
7
17284
1721
00:31
RemarkablyOpmerkelijk, cockroacheskakkerlakken can self-stabilizezelf stabiliseren
8
19005
1795
Kakkerlakken kunnen zichzelf stabiliseren
als ze over ruw terrein rennen.
00:32
runninglopend over roughruw terrainterrein.
9
20800
1679
Als we ze een jetpack omdoen,
00:34
When we put a jetJet packpak on them,
10
22479
1262
00:35
or give them a perturbationperturbation like an earthquakeaardbeving,
11
23741
2011
of een trilling
zoals bij een aardbeving nabootsen,
00:37
we discoveredontdekt that theirhun wonderfullywonderlijk tunedtuned legsbenen
12
25752
2891
ontdekken we dat
hun wonderlijk afgestelde poten
00:40
allowtoestaan them to self-stabilizezelf stabiliseren
13
28643
1625
zichzelf kunnen stabiliseren
00:42
withoutzonder usinggebruik makend van any of theirhun brainpowerBrainpower.
14
30268
3662
zonder gebruik te maken van het brein.
00:45
They can go over complexcomplex terrainterrein like grassgras,
15
33930
3130
Zij gaan over complex terrein zoals gras
00:49
no problemprobleem, and not get destabilizedgedestabiliseerd.
16
37060
1952
en raken niet uit hun evenwicht.
00:51
We discoveredontdekt a newnieuwe behaviorgedrag where,
17
39012
1514
We ontdekten nieuw gedrag
00:52
because of theirhun shapevorm,
18
40526
1164
waarbij ze, vanwege hun vorm,
automatisch op hun zij rollen
00:53
they actuallywerkelijk rollrollen automaticallyautomatisch to theirhun sidekant
19
41690
2078
00:55
to go throughdoor this artificialkunstmatig testtest bitbeetje of grassgras.
20
43768
3952
om door dit plukje kunstgras
heen te komen.
00:59
RobustRobuuste systemssystemen can performuitvoeren multiplemeerdere taskstaken
21
47720
2437
Robuuste systemen kunnen
verschillende taken uitvoeren
met dezelfde structuur.
01:02
with the samedezelfde structurestructuur.
22
50157
2138
Dit is nieuw gedrag dat we ontdekt hebben.
01:04
Here'sHier is a newnieuwe behaviorgedrag we'vewij hebben discoveredontdekt.
23
52295
1867
01:06
The animalsdieren rapidlysnel invertomkeren and disappearverdwijnen
24
54162
1846
De dieren keren snel om en verdwijnen
01:08
in lessminder than 150 millisecondsmilliseconden — you never see them —
25
56008
2501
in minder dan 150 milliseconden,
je ziet ze nooit.
01:10
usinggebruik makend van the samedezelfde structuresstructuren that
they use to runrennen, theirhun legsbenen.
26
58509
2363
Hierbij maken ze gebruik van hun poten.
01:12
They can runrennen upsidebovenkant down
27
60872
1604
Ze kunnen ondersteboven rennen
01:14
very rapidlysnel on rodsstaven, branchestakken and wiresdraden,
28
62476
3132
heel snel, op stokken,
takken en draden.
01:17
and if you perturberover one of those branchestakken,
29
65608
1479
Als je aan zo'n tak schudt,
dan kunnen ze dit.
01:19
they can do this.
30
67087
1793
01:20
They can performuitvoeren gymnasticgymnastiek maneuversmanoeuvres
31
68880
1530
Ze doen gymnastische bewegingen
zoals nog niet één robot dat kan.
01:22
like no robotrobot we have yetnog.
32
70410
2578
01:24
And they have nearlybijna unlimitedonbeperkt
33
72988
1731
Ze hebben een bijna onbeperkte
wendbaarheid met dezelfde structuur
01:26
maneuverabilitywendbaarheid with that samedezelfde structurestructuur
34
74719
2597
01:29
and unprecedentedzonder precedent accesstoegang to a varietyverscheidenheid
35
77316
3820
en ongekende toegang tot
allerlei verschillende gebieden.
01:33
of differentverschillend areasgebieden.
36
81136
4270
Ze hebben vleugels om te vliegen
als ze het warm krijgen.
01:37
They have wingscoulissen for flyingvliegend when they get warmwarm,
37
85406
2623
01:40
but they use those samedezelfde wingscoulissen to flipomdraaien over
38
88029
2614
Ze gebruiken deze vleugels ook
om zich om te draaien
01:42
if they get destabilizedgedestabiliseerd.
39
90643
3957
als ze uit hun evenwicht zijn.
01:46
Very effectiveeffectief.
40
94600
1297
Heel effectief.
01:47
RobustRobuuste systemssystemen are alsoook faultschuld toleranttolerant and fail-safeFail-safe.
41
95897
3205
Robuuste systemen zijn ook
fouttolerant en betrouwbaar.
01:51
This is the footvoet of a cockroachkakkerlak.
42
99102
1140
Dit is de voet van een kakkerlak.
01:52
It has spinesstekels, glueylijmachtige padspads and clawsclaws,
43
100242
3289
Hij heeft doornen,
lijmzooltjes en klauwen.
01:55
but if you take off those feetvoeten,
44
103531
1591
Als je deze voeten eraf zou halen,
01:57
they can still go over roughruw terrainterrein,
45
105122
1708
kunnen ze nog steeds over ruw terrein,
01:58
like the bottombodem videovideo- that you see,
46
106830
1897
zoals je ziet bij de onderste video.
02:00
withoutzonder hardlynauwelijks slowingvertragen down. ExtraordinaryBuitengewone.
47
108727
3371
Bijna zonder vertraging.
Buitengewoon.
02:04
They can runrennen up meshmaas withoutzonder theirhun feetvoeten.
48
112098
3173
Ze kunnen over gaas rennen
zonder voeten.
02:07
Here'sHier is an animaldier usinggebruik makend van a normalnormaal, alternatingafwisselend tripodstatief:
49
115271
2283
Hier is een dier die afwisselend
op drie poten loopt.
02:09
threedrie legsbenen, threedrie legsbenen, threedrie legsbenen,
50
117554
1543
drie poten, drie poten...
02:11
but in naturenatuur, the insectsinsecten oftenvaak have lostde weg kwijt theirhun legsbenen.
51
119097
3692
Maar in de natuur hebben insecten
vaak hun poten verloren.
02:14
Here'sHier is one movingin beweging with two middlemidden- legsbenen goneweg.
52
122789
4010
Hier beweegt er één
zonder de twee middelste poten.
02:18
It can even loseverliezen threedrie legsbenen, in a tripodstatief,
53
126799
2916
Het kan zelfs drie poten verliezen
02:21
and adoptadopteren a newnieuwe gaitgang, a hoppinghoppen gaitgang.
54
129715
3927
en een nieuw,
springend loopje aannemen.
02:25
And I pointpunt out that all of these videosvideos
55
133642
1958
Ik wijs jullie erop dat al deze video's
20 keer vertraagd zijn.
02:27
are slowedvertraagd down 20 timestijden,
56
135600
1704
02:29
so they're actuallywerkelijk really fastsnel, when you see this.
57
137304
2015
Ze zijn dus erg snel als je dit ziet.
02:31
RobustRobuuste systemssystemen are alsoook damageschade resistantresistant.
58
139319
3511
Robuuste systemen
zijn ook schadebestendig.
02:34
Here'sHier is an animaldier climbingbeklimming up a wallmuur.
59
142830
1813
Hier is een dier dat een muur opklimt.
02:36
It lookslooks like a rapidsnel, smoothglad, verticalverticaal climbbeklimmen,
60
144643
2496
Het ziet eruit als
een snelle, vloeiende, verticale klim.
02:39
but when you slowlangzaam it down,
61
147139
1239
02:40
you see something very differentverschillend.
62
148378
2494
Maar als je het vertraagt,
zie je iets heel anders.
02:42
Here'sHier is what they do.
63
150872
1648
Dit is wat ze doen.
02:44
They intentionallyopzettelijk have a
head-onfrontaal collisionbotsing with the wallmuur
64
152520
3007
Ze hebben een bewuste, frontale botsing
met de muur.
02:47
so they don't slowlangzaam down and can transitionovergang up it
65
155527
2114
Dus ze vertragen niet
02:49
in 75 millisecondsmilliseconden.
66
157641
2398
en kunnen overschakelen
in 75 milliseconden.
02:52
And they can do this in partdeel because they have
67
160039
1861
Deels kunnen ze dit doen omdat ze
buitengewone exoskeletten hebben.
02:53
extraordinarybuitengewoon exoskeletonsexoskeletons.
68
161900
2057
02:55
And they're really just madegemaakt up of compliantcompatibele jointsgewrichten
69
163957
3809
Deze bestaan alleen maar
uit buigzame gewrichten.
02:59
that are tubestubes and platesplaten
70
167766
1733
Dat zijn buizen en platen
die met elkaar verbonden zijn.
03:01
connectedaangesloten to one anothereen ander.
71
169499
1543
03:03
Here'sHier is a dissectiondissectie of an abdomenbuik of a cockroachkakkerlak.
72
171042
2947
Hier is een ontleding
van een achterlijf van een kakkerlak.
03:05
You see these platesplaten, and you
see the compliantcompatibele membranemembraan.
73
173989
3961
Je ziet deze platen
en je ziet het buigzame membraan.
03:09
My engineeringbouwkunde colleaguecollega at BerkeleyBerkeley
74
177950
2816
Mijn technische collega van Berkeley
03:12
designedontworpen with his studentsstudenten
75
180766
1124
heeft met zijn studenten
een nieuwe techniek ontworpen,
03:13
a novelroman manufacturingfabricage techniquetechniek
76
181890
1481
03:15
where you essentiallyin wezen origamiOrigami the exoskeletonexoskelet,
77
183371
3611
waar je in principe de exoskelet vouwt,
03:18
you laserlaser cutbesnoeiing it, laminatelaminaat it,
78
186982
1360
het lasert en lamineert,
en het opvouwt tot een robot.
03:20
and you foldvouwen it up into a robotrobot.
79
188342
2395
03:22
And you can do that now in lessminder than 15 minutesnotulen.
80
190737
5817
Je kunt dat nu doen in minder 15 minuten.
03:28
These robotsrobots, calledriep DASHDASH,
81
196554
1939
Deze robotten, genaamd DASH,
03:30
for DynamicDynamische AutonomousAutonome SprawledLanguit HexapodHexapod hexapod,
82
198493
2610
voor 'Dynamic Autonomous
Sprawled Hexapod',
03:33
are highlyzeer compliantcompatibele robotsrobots,
83
201103
3082
zijn zeer flexibele robots.
03:36
and they're remarkablyopmerkelijk robustrobuust as a resultresultaat
84
204185
3702
en buitengewoon robuust
vanwege deze kenmerken.
03:39
of these featuresKenmerken.
85
207887
1803
03:41
They're certainlyzeker incrediblyongelooflijk damageschade resistantresistant.
86
209690
6058
Ze zijn ongelofelijk schadebestendig.
03:47
(LaughterGelach)
87
215748
3353
(Gelach)
03:51
They even have some of the
behaviorsgedragingen of the cockroacheskakkerlakken.
88
219101
2469
Ze vertonen zelfs wat gedrag
van de kakkerlakken.
03:53
So they can use theirhun smartslim, compliantcompatibele bodylichaam
89
221570
2273
Dus ze kunnen
hun slimme, flexibele lichaam gebruiken
03:55
to transitionovergang up a wallmuur
90
223843
2517
voor overschakeling naar een muur
op een simpele manier.
03:58
in a very simpleeenvoudig way.
91
226360
2892
Ze laten zelfs een begin zien
04:01
They even have some of the beginningsbegin
92
229252
1628
04:02
of the rapidsnel inversioninversie behaviorgedrag
93
230880
1319
van snel inversiegedrag
waarbij ze verdwijnen.
04:04
where they disappearverdwijnen.
94
232199
2844
We willen weten hoe ze
overal doorheen kunnen.
04:07
Now we want to know why they can go anywhereoveral.
95
235043
1477
04:08
We discoveredontdekt that they can go throughdoor
96
236520
1569
We ontdekten dat ze door spleten
van drie millimeter kunnen,
04:10
three-millimeterdrie-millimeter gapshiaten,
97
238089
1788
04:11
the heighthoogte of two penniescenten, two stackedgestapeld penniescenten,
98
239877
2361
de hoogte van twee muntjes op elkaar.
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
Daarbij kunnen ze zelfs
door deze nauwe ruimtes heen rennen
04:15
they can actuallywerkelijk runrennen throughdoor those confinedbeperkt spacesruimten
100
243286
2575
04:17
at highhoog speedssnelheden,
101
245861
1757
met grote snelheden,
hoewel je dit nooit ziet.
04:19
althoughhoewel you never see it.
102
247618
3182
Om dit beter te begrijpen,
hebben we een CT scan gemaakt
04:22
To understandbegrijpen it better,
103
250800
1062
04:23
we did a CTCT scanscannen of the exoskeletonexoskelet
104
251862
2078
van het exoskelet,
04:25
and showedtoonden that they can compresssamendrukken theirhun bodylichaam
105
253940
1474
om aan te tonen dat ze hun lichaam
met meer dan 40% kunnen comprimeren.
04:27
by over 40 percentprocent.
106
255414
2646
04:30
We put them in a materialsmaterialen testingtesting machinemachine
107
258060
1557
We stopten ze in een materiaaltestmachine
04:31
to look at the stressspanning strainspanning analysisanalyse
108
259617
2356
om de stress- en spanningsanalyse
te beoordelen.
04:33
and showedtoonden that they can withstandweerstaan forceskrachten
109
261973
2118
Die toonde aan dat ze krachten van 800 x
hun lichaamsgewicht kunnen weerstaan,
04:36
800 timestijden theirhun bodylichaam weightgewicht,
110
264091
1904
04:37
and after this they can flyvlieg and runrennen
111
265995
1890
en daarna volkomen normaal
kunnen vliegen en rennen.
04:39
absolutelyAbsoluut normallynormaal.
112
267885
1990
04:41
So you never know where
113
269875
1723
Dus je weet nooit waar een onderzoek
uit curiositeit toe kan leiden,
04:43
curiosity-basedop basis van nieuwsgierigheid researchOnderzoek will leadlood,
114
271598
3074
04:46
and somedaysomeday you maymei want a swarmzwerm
115
274672
1539
en op een dag zou je willen
04:48
of cockroach-inspiredkakkerlak geïnspireerde- robotsrobots
116
276211
2194
dat er een zwerm op kakkerlakken
geïnspireerde robotten op je afkomt.
04:50
to come at you.
117
278405
2414
04:52
(LaughterGelach)
118
280819
7121
(Gelach)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
Dank u.
05:01
(ApplauseApplaus)
120
289497
1286
(Applaus)
Translated by Angélique van Schaick
Reviewed by Els De Keyser

▲Back to top

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