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: Os segredos das criaturas mais grosseiras da Natureza, adaptados a robôs

Filmed:
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Como é que os robôs se conseguem estabilizar em terrenos acidentados, andar de pernas para o ar, fazer manobras de ginástica no ar e correr contra paredes sem se danificarem? Robert Full faz uma análise do incrível corpo da barata para mostrar o que pode ensinar aos engenheiros de robótica.
- 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

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00:12
Even nature'snatureza mosta maioria disgustingrepugnante creaturescriaturas
0
930
2904
Até as criaturas mais
repelentes da Natureza
00:15
have importantimportante secretssegredos,
1
3834
2567
têm segredos importantes,
00:18
but who would want a swarmenxame of cockroachesbaratas
2
6401
1489
mas quem gostaria de
um bando de baratas
00:19
comingchegando towardsem direção them?
3
7890
1594
a vir na sua direcção?
00:21
YetAinda one of the greatestmaior differencesdiferenças
betweenentre naturalnatural and humanhumano technologiestecnologias
4
9484
3012
Uma das maiores diferenças
entre a tecnologia natural e a humana
00:24
relatesrelaciona to robustnessrobustez.
5
12496
2215
tem a ver com a robustez.
00:26
RobustRobusto systemssistemas are stableestável in complexcomplexo
6
14711
2573
Os sistemas robustos são estáveis
em ambientes complexos e novos.
00:29
and newNovo environmentsambientes.
7
17284
1721
00:31
RemarkablyNotavelmente, cockroachesbaratas can self-stabilizeauto estabilizar
8
19005
1795
As baratas podem auto-estabilizar-se
00:32
runningcorrida over roughrude terrainterreno.
9
20800
1679
ao correrem em terreno acidentado.
00:34
When we put a jetjato packpacote on them,
10
22479
1262
Se lhes atirarmos um jacto
00:35
or give them a perturbationperturbação like an earthquaketremor de terra,
11
23741
2011
ou se forem perturbadas
como por um terramoto,
00:37
we discovereddescobriu that theirdeles wonderfullymaravilhosamente tunedsintonizado legspernas
12
25752
2891
descobrimos que as suas pernas
maravilhosamente afinadas
00:40
allowpermitir them to self-stabilizeauto estabilizar
13
28643
1625
lhes permitem auto-estabilizar-se
00:42
withoutsem usingusando any of theirdeles brainpowerrecursos intelectuais.
14
30268
3662
sem usarem qualquer processo cerebral.
00:45
They can go over complexcomplexo terrainterreno like grassgrama,
15
33930
3130
Podem deslocar-se sobre terreno
complexo como a relva,
00:49
no problemproblema, and not get destabilizeddesestabilizado.
16
37060
1952
sem problemas e sem perderem
estabilidade.
00:51
We discovereddescobriu a newNovo behaviorcomportamento where,
17
39012
1514
Descobrimos um novo comportamento
00:52
because of theirdeles shapeforma,
18
40526
1164
em que, devido à sua forma,
00:53
they actuallyna realidade rolllista automaticallyautomaticamente to theirdeles sidelado
19
41690
2078
rolam automaticamente sobre o lado
00:55
to go throughatravés this artificialartificial testteste bitpouco of grassgrama.
20
43768
3952
para atravessarem este teste
de relva artificial.
00:59
RobustRobusto systemssistemas can performexecutar multiplemúltiplo taskstarefas
21
47720
2437
Os sistemas robustos podem
desempenhar múltiplas tarefas
01:02
with the samemesmo structureestrutura.
22
50157
2138
com a mesma estrutura.
01:04
Here'sAqui é a newNovo behaviorcomportamento we'venós temos discovereddescobriu.
23
52295
1867
Eis um novo comportamento
que descobrimos.
01:06
The animalsanimais rapidlyrapidamente invertinverter and disappeardesaparecer
24
54162
1846
Os animais rapidamente
se invertem e desaparecem
01:08
in lessMenos than 150 millisecondsmilissegundos — you never see them —
25
56008
2501
em menos de 150 milissegundos
— nunca os vemos —
01:10
usingusando the samemesmo structuresestruturas that
they use to runcorre, theirdeles legspernas.
26
58509
2363
usando a mesma estrutura que usam
para correr, as suas pernas.
01:12
They can runcorre upsideparte de cima down
27
60872
1604
Podem correr de pernas para o ar
01:14
very rapidlyrapidamente on rodsvaras, branchesRamos and wiresfios,
28
62476
3132
muito depressa, em hastes, ramos e fios
01:17
and if you perturbperturb one of those branchesRamos,
29
65608
1479
e, se agitarmos um desses ramos,
01:19
they can do this.
30
67087
1793
elas conseguem fazer isto.
01:20
They can performexecutar gymnasticginástica maneuversmanobras
31
68880
1530
Conseguem fazer
movimentos de ginástica
01:22
like no robotrobô we have yetainda.
32
70410
2578
que nenhum robô actual consegue.
01:24
And they have nearlypor pouco unlimitedilimitado
33
72988
1731
E têm uma manobrabilidade
01:26
maneuverabilitycapacidade de manobra with that samemesmo structureestrutura
34
74719
2597
quase ilimitada com a mesma estrutura
01:29
and unprecedentedsem precedente accessAcesso to a varietyvariedade
35
77316
3820
e um acesso sem precedentes
a uma variedade de diferentes áreas.
01:33
of differentdiferente areasáreas.
36
81136
4270
01:37
They have wingsasas for flyingvôo when they get warmcaloroso,
37
85406
2623
Têm asas para voar quando aquecem,
01:40
but they use those samemesmo wingsasas to flipgiro over
38
88029
2614
mas usam essas mesmas
asas para se virarem
01:42
if they get destabilizeddesestabilizado.
39
90643
3957
se perderem estabilidade.
01:46
Very effectiveeficaz.
40
94600
1297
Muito eficiente.
01:47
RobustRobusto systemssistemas are alsoAlém disso faultculpa toleranttolerante a falhas and fail-safeà prova de falhas.
41
95897
3205
Os sistemas robustos também têm tolerância
a falhas e proteções de segurança.
01:51
This is the foot of a cockroachbarata.
42
99102
1140
Isto é o pé de uma barata.
01:52
It has spinesespinhos, glueygluey padsalmofadas and clawsgarras,
43
100242
3289
Tem espinhos, apoios pegajosos e garras,
01:55
but if you take off those feetpés,
44
103531
1591
mas se tirarmos esses pés,
01:57
they can still go over roughrude terrainterreno,
45
105122
1708
ainda conseguem andar
em terreno acidentado,
01:58
like the bottominferior videovídeo that you see,
46
106830
1897
como vêem no vídeo em baixo,
02:00
withoutsem hardlydificilmente slowingdesacelerando down. ExtraordinaryExtraordinária.
47
108727
3371
sem quase abrandarem.
Extraordinário!
02:04
They can runcorre up meshmalha withoutsem theirdeles feetpés.
48
112098
3173
Podem subir uma rede sem os pés.
02:07
Here'sAqui é an animalanimal usingusando a normalnormal, alternatingalternância de tripodtripé:
49
115271
2283
Eis um animal que usa
um tripé normal, alternado:
02:09
threetrês legspernas, threetrês legspernas, threetrês legspernas,
50
117554
1543
três pernas, três pernas, três pernas,
02:11
but in naturenatureza, the insectsinsetos oftenfrequentemente have lostperdido theirdeles legspernas.
51
119097
3692
mas na Natureza, os insectos perdem
com frequência as suas pernas.
02:14
Here'sAqui é one movingmovendo-se with two middlemeio legspernas gonefoi.
52
122789
4010
Aqui está um a mover-se
sem as duas pernas do meio.
02:18
It can even loseperder threetrês legspernas, in a tripodtripé,
53
126799
2916
Pode até perder três pernas, num tripé,
02:21
and adoptadotar a newNovo gaitmarcha, a hoppingpulando gaitmarcha.
54
129715
3927
e adoptar uma nova marcha,
uma marcha saltitante.
02:25
And I pointponto out that all of these videosvídeos
55
133642
1958
E saliento que todos estes vídeos
02:27
are sloweddesacelerou down 20 timesvezes,
56
135600
1704
estão 20 vezes mais lentos,
02:29
so they're actuallyna realidade really fastvelozes, when you see this.
57
137304
2015
por isso são realmente rápidos,
quando os vemos.
02:31
RobustRobusto systemssistemas are alsoAlém disso damagedanificar resistantresistente.
58
139319
3511
Os sistemas robustos são também
resistentes a estragos.
02:34
Here'sAqui é an animalanimal climbingescalada up a wallparede.
59
142830
1813
Eis um animal a subir uma parede.
02:36
It looksparece like a rapidrápido, smoothsuave, verticalvertical climbescalar,
60
144643
2496
Parece uma subida vertical rápida e suave,
02:39
but when you slowlento it down,
61
147139
1239
mas se o virmos mais lento,
02:40
you see something very differentdiferente.
62
148378
2494
vemos algo muito diferente.
02:42
Here'sAqui é what they do.
63
150872
1648
02:44
They intentionallyintencionalmente have a
head-oncabeça erguida collisioncolisão with the wallparede
64
152520
3007
Aqui está o que eles fazem.
Têm uma colisão frontal
intencional com a parede
02:47
so they don't slowlento down and can transitiontransição up it
65
155527
2114
para não abrandarem e
podem transpor a parede
02:49
in 75 millisecondsmilissegundos.
66
157641
2398
em 75 milissegundos.
02:52
And they can do this in partparte because they have
67
160039
1861
E conseguem fazer isto em parte
02:53
extraordinaryextraordinário exoskeletonsexoesqueletos.
68
161900
2057
porque têm exoequeletos extraordinários.
02:55
And they're really just madefeito up of compliantcompatível com jointsarticulações
69
163957
3809
E são apenas feitos
de articulações adaptadas
02:59
that are tubestubos and platesplacas
70
167766
1733
que são tubos e placas
03:01
connectedconectado to one anotheroutro.
71
169499
1543
ligadas entre si.
03:03
Here'sAqui é a dissectiondissecação of an abdomenabdômen of a cockroachbarata.
72
171042
2947
Eis a dissecação do abdómen
de uma barata.
03:05
You see these platesplacas, and you
see the compliantcompatível com membranemembrana.
73
173989
3961
Podem ver estas placas
e a membrana adjacente.
03:09
My engineeringEngenharia colleaguecolega at BerkeleyBerkeley
74
177950
2816
O meu colega de engenharia em Berkeley
03:12
designedprojetado with his studentsalunos
75
180766
1124
desenhou com os seus estudantes
03:13
a novelromance manufacturingfabricação techniquetécnica
76
181890
1481
uma nova técnica de fabrico
03:15
where you essentiallyessencialmente origamiOrigami the exoskeletonexoesqueleto,
77
183371
3611
em que essencialmente se constrói
o exoesqueleto como origami,
03:18
you laserlaser cutcortar it, laminateestratificação it,
78
186982
1360
corta-se com "laser", lamina-se
03:20
and you folddobra it up into a robotrobô.
79
188342
2395
e dobra-se para obter um robô.
03:22
And you can do that now in lessMenos than 15 minutesminutos.
80
190737
5817
E podem fazê-lo em menos de 15 minutos.
03:28
These robotsrobôs, calledchamado DASHSOUZA SILVA,
81
196554
1939
Estes robôs, designados por DASH
03:30
for DynamicDinâmica AutonomousAutónoma SprawledDeitado HexapodHexapod,
82
198493
2610
— Hexápodes Articulados
Autónomos e Dinâmicos —
03:33
are highlyaltamente compliantcompatível com robotsrobôs,
83
201103
3082
são robôs muito adaptáveis,
03:36
and they're remarkablynotavelmente robustrobusto as a resultresultado
84
204185
3702
e são notavelmente robustos
03:39
of these featurescaracterísticas.
85
207887
1803
como resultado destas características.
03:41
They're certainlyCertamente incrediblyincrivelmente damagedanificar resistantresistente.
86
209690
6058
São decerto incrivelmente
resistentes a danos.
03:47
(LaughterRiso)
87
215748
3353
(Risos)
03:51
They even have some of the
behaviorscomportamentos of the cockroachesbaratas.
88
219101
2469
E têm alguns dos comportamentos
das baratas.
03:53
So they can use theirdeles smartinteligente, compliantcompatível com bodycorpo
89
221570
2273
De modo que podem usar os seus corpos
inteligentes e adaptáveis
03:55
to transitiontransição up a wallparede
90
223843
2517
para ultrapassar uma parede
03:58
in a very simplesimples way.
91
226360
2892
de um modo muito simples.
04:01
They even have some of the beginningscomeços
92
229252
1628
Têm até alguns indícios
04:02
of the rapidrápido inversioninversão behaviorcomportamento
93
230880
1319
do comportamento de inversão rápida
04:04
where they disappeardesaparecer.
94
232199
2844
em que desaparecem.
04:07
Now we want to know why they can go anywherequalquer lugar.
95
235043
1477
Queremos saber porque
conseguem ir a todo o lado.
04:08
We discovereddescobriu that they can go throughatravés
96
236520
1569
Descobrimos que podem atravessar
04:10
three-millimetertrês milímetros gapslacunas,
97
238089
1788
ranhuras de 3 milímetros,
04:11
the heightaltura of two penniesmoedas de um centavo, two stackedempilhadas penniesmoedas de um centavo,
98
239877
2361
com a altura de duas moedas empilhadas,
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
04:15
they can actuallyna realidade runcorre throughatravés those confinedconfinado spacesespaços
100
243286
2575
e quando o fazem,
podem correr através
destes espaços reduzidos
04:17
at highAlto speedsvelocidades,
101
245861
1757
a altas velocidades,
04:19
althoughApesar you never see it.
102
247618
3182
embora nunca se vejam.
04:22
To understandCompreendo it better,
103
250800
1062
04:23
we did a CTCT scanvarredura of the exoskeletonexoesqueleto
104
251862
2078
Para percebemos melhor,
fizemos uma TAC do exoesqueleto
04:25
and showedmostrou that they can compresscomprimir theirdeles bodycorpo
105
253940
1474
que mostrou que conseguem
comprimir o corpo
04:27
by over 40 percentpor cento.
106
255414
2646
em cerca de 40 por cento.
04:30
We put them in a materialsmateriais testingtestando machinemáquina
107
258060
1557
Colocámo-los em máquinas
de testar materiais
04:31
to look at the stressestresse straintensão analysisanálise
108
259617
2356
para ver a análise de tensões
e deformações
04:33
and showedmostrou that they can withstandsuportar forcesforças
109
261973
2118
que mostrou que podem suportar forças
04:36
800 timesvezes theirdeles bodycorpo weightpeso,
110
264091
1904
800 vezes o peso do seu corpo,
04:37
and after this they can flymosca and runcorre
111
265995
1890
e conseguem depois voar e correr
04:39
absolutelyabsolutamente normallynormalmente.
112
267885
1990
de modo absolutamente normal.
04:41
So you never know where
113
269875
1723
Nunca sabemos onde
04:43
curiosity-basedcuriosidade-baseado researchpesquisa will leadconduzir,
114
271598
3074
nos levará a pesquisa
movida por curiosidade,
04:46
and somedayalgum dia you maypode want a swarmenxame
115
274672
1539
(Gritos)
e um dia poderemos
querer que um enxame
04:48
of cockroach-inspiredbarata-inspirado robotsrobôs
116
276211
2194
de robôs inspirados em baratas
04:50
to come at you.
117
278405
2414
venha ter connosco.
04:52
(LaughterRiso)
118
280819
7121
(Risos)
(Aplausos)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
Obrigado.
05:01
(ApplauseAplausos)
120
289497
1286
(Aplausos)
Translated by Carlos Espirito Santo
Reviewed by Margarida Ferreira

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Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering.

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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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