TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
Robert Full y el movimiento animal
Filmed:
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El biólogo Robert Full comparte videos en cámara lenta de algunas criaturas cautivantes. Observen de cerca las patas espinosas que le permiten a las cucarachas escabullirse y los pies repletos de nanocerdas que le permiten a las salamandras correr paredes arriba.
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
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
0
5000
Quiero que imaginen que son estudiantes de mi laboratorio.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
Quiero que creen un diseño inspirado en biología.
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
Entonces este es el desafío:
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
Quiero que me ayuden a crear un modelo de contacto totalmente 3D, dinámico y parametrizado.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
Traducido sería: ¿me ayudarían a contruir un pie?
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
Es que es un verdadero reto y realmente quiero que me ayuden
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
23000
2000
Claro, en el reto hay un premio.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
25000
7000
No será el TED Prize pero es una camiseta exclusiva de nuestro laboratorio.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
32000
6000
Así que mándenme sus ideas sobre cómo diseñar un pie.
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
Ahora, si queremos diseñar un pie, ¿qué tenemos que hacer?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
Primero tenemos que saber qué es un pie.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
Si vamos al diccionario, dice: "Es la extremidad inferior de una pierna
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
que está en contacto directo con el suelo cuando se está de pie o caminando"
01:02
That's the traditional definition.
13
50000
1000
Esa es la definición tradicional.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
51000
3000
Pero si deseamos realmente investigar, ¿qué tenemos que hacer?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
54000
3000
Hay que ir a la literatura y ver qué se sabe sobre el pie.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
57000
2000
Así que vamos a la literatura. (Risas)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
60000
2000
Quizá estén familiarizados con esta literatura.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
62000
3000
El problema es que hay muchos, muchos pies.
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
¿Cómo se hace?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
Hay que inspeccionar todos los pies y extraer principios de cómo funcionan.
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
Y quiero que me ayuden a hacer eso en el siguiente video.
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
73000
3000
Mientras ven este video busquen los principios
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
y piensen también en los experimentos que podrían diseñar
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
para entender cómo funciona un pie.
01:44
See any common themes? Principles?
25
92000
2000
¿Ven algunos temas comunes? ¿Principios?
01:46
What would you do?
26
94000
3000
¿Qué harían?
01:59
What experiments would you run?
27
107000
2000
¿Qué experimentos realizarían?
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
¡Guau! (Aplausos)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
205000
3000
Nuestra investigación de la biomecánica de la locomoción animal
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
208000
2000
nos ha permitido hacer un plano del pie.
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
Es un diseño inspirado en la Naturaleza pero no es copia de un pie específico que uno vio
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
sino una síntesis de los secretos de muchos, muchos pies.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
Ahora resulta que los animales pueden ir donde sea.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
Pueden desplazarse en superficies que, como vieron, varían en
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
la probabilidad de contacto, el movimiento de esa superficie
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
y el punto de apoyo de los pies que están presentes.
04:04
If you want to study how a foot works,
37
232000
2000
Si se quiere estudiar cómo funcionan los pies
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
vamos a tener que simular esas superficies, o simular esas piedras.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
238000
5000
Luego de eso hicimos un experimento:
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
pusimos un animal y lo hicimos correr, a esta araña de pasto,
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
en una superficie con el 99% del área de contacto retirada.
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
Pero ni siquiera eso redujo su velocidad.
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
Aun esta corriendo al equivalente humano de 480 km por hora.
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
253000
3000
Ahora, ¿cómo pudo hacerlo? Bien, miremos más detenidamente.
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
256000
6000
Cuando reducimos la velocidad 50 veces vemos cómo la pata está golpeando ese escombro simulado.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
262000
2000
La pata actúa como pie.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
264000
3000
Y, de hecho, el animal hace contacto con otras partes de su pata
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
267000
3000
más seguido que con el pie definido tradicionalmente.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
270000
4000
El pie está distribuído en toda la pata.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
Pueden hacer otro experimento donde se toma una cucaracha con un pie
04:50
and you can remove its foot.
51
278000
2000
y se le quita el pie.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
Estoy pasando algunas cucarachas en el auditorio. Miren sus pies.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
284000
4000
Sin un pie esto es lo que hace. Ni siquiera se desacelera.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
288000
3000
Puede correr a la misma velocidad sin siquiera esa parte.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
291000
3000
No es problema para la cucaracha; pueden regenerarlas, si les preocupa.
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
¿Cómo lo hacen?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
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296000
3000
Miren detenidamente: 100 veces más lento
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
299000
3000
miren qué hace con el resto de sus patas.
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
302000
3000
Actúa, nuevamente, como un pie distribuido.
05:17
very effective.
60
305000
2000
Muy eficaz.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
Ahora, la pregunta que nos hicimos es ¿cuán general es un pie distribuido?
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
El próximo comportamiento que les mostraré de este animal nos sorprendió la primera vez que lo vimos.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
Periodistas, esto es confidencial
05:38
Take a look at what that is!
64
326000
2000
¡miren qué es!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
Es un pulpo bípedo disfrazado de coco rodante.
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
Fue descubierto por Christina Huffard
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
y filmado por Sea Studios, aquí en Monterrey.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
344000
5000
También describimos otras especies de pulpos bípedos.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
349000
3000
Este se disfraza de alga flotante.
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
Camina en dos patas y deja las otras en el aire para que no se vean.
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(Aplausos)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
Y miren lo que hace con su pie para reponerse de terrenos complicados.
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
Usa su pie distribuido para hacer como que esos obstáculos no estuvieran allí.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
Realmente extraordinario.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
381000
4000
En 1951 Escher hizo este dibujo. Pensaba que creaba una fantasía animal.
06:38
But we know that art imitates life,
76
386000
2000
Pero sabemos que el arte imita la vida
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
388000
3000
y se vuelve naturaleza, hace tres millones de años, evolucionó el siguiente animal.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
391000
2000
Es un animal tipo camarón llamado estomatópodo
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
393000
4000
y así es como se mueve en las playas de Panamá:
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
en verdad rueda, y hasta puede hacerlo cuesta arriba.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
Es el pie distribuido definitivo; todo su cuerpo en este caso hace las veces de pie.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
Así, si queremos agregarle a nuestro diseño la primera característica importante
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
queremos agregarle contacto de pie distribuido.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
418000
3000
No sólo con el pie tradicional sino también a la pata
07:13
and even of the body.
85
421000
1000
y a todo el cuerpo.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
422000
4000
¿Puede esto inspirar el diseño de nuevos robots?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
426000
3000
Nos inpiró, biológicamente, este robot llamado RHex
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
429000
4000
construido por esos ingenieros extraordinarios en los últimos años.
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
433000
3000
El pie del RHex comenzó como algo muy simple
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
luego se fue refinando con el tiempo y finalmente terminó en este semicírculo.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
¿Por qué? Lo verán en el video.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
Miren dónde hace contacto el robot con su pata para sortear este terreno difícil.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
Van a ver que, de hecho, está usando esa pata semicircular como pie distribuido.
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
Mírenlo en movimiento.
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
Pueden verlo bien en estos escombros.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
461000
6000
Extraordinario. Sin sentido, todo el control está en las patas adaptadas
07:59
Really simple, but beautiful.
97
467000
2000
Realmente simple pero hermoso.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
469000
3000
Ahora, habrán notado algo más en los animales
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
cuando corrían por el terreno desparejo.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
Mi asistente me va a ayudar con esto.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
Cuando tocaste la pata de la cucaracha. ¿pueden ponerle el micróono?
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
Cuando tocaste la pata de la cucaracha, ¿qué sentiste?
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
¿Notaste algo?
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
Niño: espinoso.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
Robert Full: Es espinoso, ¿verdad? Es muy espinoso, ¿cierto? Como que duele.
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
Tal vez podríamos dársela a nuestro curador y ver si es tan valiente como para tocar la cucaracha.
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
(Risas)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
Chris Anderson: ¿La tocaste?
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
RF: Entonces si la miran con atención se ve que tienen espinas
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
y hasta hace pocas semanas nadie sabía qué hacían.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
Se suponía que eran para protección, estructuras sensoriales.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
Hallamos que siven para algo más; aquí hay un fragmento de esa espina.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
Están dispuestas de manera que fácilmente caen en una dirección
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
para alejar la pata de los escombros
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
pero queda rígida en la otra dirección para capturar salientes en la superficie.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
Los cangrejos no necesitan puntos de apoyo porque normalmente se mueven en la arena
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
hasta que van a nuesto laboratorio.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
Y tienen problemas con esta clase de malla
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
porque no tienen espinas.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
A los cangrejos les faltan espinas por eso tienen problemas en estos terrenos desparejos.
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
pero por supuesto que podemos resolver eso
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
porque podemos producir espinas artificiales.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
Podemos hacer espinas que se adhieran a escombros simulados
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
y caigan ante la remoción para retirarlas fácilmente.
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
Lo hicimos poniendo estas espinas artificiales a cangrejos
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
como ven aquí y luego las probamos.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
¿Entendemos realmente ese principio de adaptación? La respuesta es: ¡sí!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
Esto está 20 veces más lento y el cangrejo sale zumbando por los escombros simulados.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(Risas) (Aplausos)
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
Un poquito mejor que la Naturaleza.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
Así, para nuestro diseño, necesitamos agregar espinas adaptadas.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
Ahora, ¿nos ayudará esto a pensar el diseño de robots escaladores más efectivos?
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
Bien, este es RHex (RHex tiene problemas sobre rieles) sobre rieles lisos, como ven.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
Entonces, ¿por qué no agregar espinas? Mis colegas lo hicieron en la Universidad de Pensilvania.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
Dan Koditschek le puso uñas de acero (una versión muy simple) al robot
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
y aquí tenemos al RHex yendo por esos rieles de acero... ¡sin problemas!
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
¿Cómo lo hace?
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
Mirémoslo más lentamente para ver las espinas en acción.
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
Miren pasar la pata y la verán adherirse justo allí.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
No podía hacerlo antes, se habría resbalado, atascado y caído.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
Y miren de nuevo, justo allí... éxito.
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
Ahora bien, por sólo tener pies y espinas distribuidos
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
no significa que se pueda escalar superficies verticales.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
Esto es realmente muy difícil.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
¡Pero miren como lo hace este animal!
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
Uno de los que voy pasando está escalando esta superficie vertical que es una placa de metal lisa.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
Es extraordinario lo rápido que puede hacerlo
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
pero en cámara lenta puede verse algo muy extraordinario.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
Es un secreto. El animal efectivamente escala resbalando y miren
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
lo hace realmente mal respecto de la adhesión a la superficie
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
Parece, de hecho, que nada contracorriente la superficie.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
Podemos modelar ese comportamiento mejor como fluído, si lo miran.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
El pie distribuido, en realidad, funciona más como un remo.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
Lo mismo vale si miramos esta lagartija que corre en un lecho fluidizado.
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
Miren sus pies.
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
En realidad funcionan como remos
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
si bien está interactuando con una superficie que normalmente pensamos como sólida.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
Esto no difiere de lo que mi antigua estudiante de licenciatura descubrió
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
cuando ella imaginaba cómo pueden correr las lagartijas en el agua.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
¿Puede usarse esto para construir mejores robots?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
Martin Buehler hizo (está en Boston Dynamics ahora)
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
tomó esta idea e hizo de RHex un Aqua RHex.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
Así tenemos un RHex con remos
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
ahora convertido en un robot nadador increíblemente versátil.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
En superficies irregulares, animales con garras.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
Y seguro las sienten si los tocan.
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
¿Las tocaron?
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
CA: Yo lo hice.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
RF: Y se adhieren muy bien a las superficies con estas garras.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
Mark Cutkosky de la Universidad de Stanford, colaborador mío, es un ingeniero fuera de serie
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
que desarrolló esta técnica llamada Fabricación por Deposición de Forma
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
que le permite incrustar garras en un pie artificial.
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
Y aquí está una versión de un pie para un nuevo robot que les mostraré en un momento.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
Así, para nuestro diseño, agreguemos garras.
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
Si miramos a los animales, para ser realmente versátil en todas las superficies,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
los animales usan mecanismos híbridos
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
como son garras, espinas, pelos, almohadillas, pegamento, adhesión capilar
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
y un montón de otras cosas.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
Estas son todas de diferentes insectos.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
Hay una hormiga arrastrándose por una superficie vertical.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
Miremos esa hormiga.
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
Este es el pie de una hormiga. Ven pelos, garras y esto de aquí.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
Esto es cuando su pie está en el aire.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
Miren lo que sucede cuando el pie entra en un sandwich.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
¿Ven lo que sucede?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
Aparece esa almohadilla, donde está el pegamento.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
Aquí está un pie de hormiga visto desde abajo
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
y cuando las garras no se clavan aparece la almohadilla sin que la hormiga haga nada.
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
Simplmente sale.
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
Y esta toma fue muy difícil... pienso que esta es la toma de la hormiga en las supercuerdas.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
Por eso es bastante difícil de hacer.
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
Así se ve de cerca
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
este es el pie de la hormiga y ese el pegamento.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
Y descubrimos que este pegamento podría ser una mezcla interesante de 2 fases.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
Desde luego que ayuda a sostener.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
Así, para nuestro diseño, peguemos algunas almohadillas adherentes.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
Podrían pensar que para superficies lisas nos inspiramos en esto.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
Ahora tenemos algo mejor aquí.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
La salamandra es un gran ejemplo de nanotecnología en la Naturaleza.
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
Estos son sus pies.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
Son... casi parece un alien. Y el secreto que le permite adherirse
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
involucra sus dedos peludos.
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
Pueden recorrer una superficie a un metro por segundo
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
30 pasos en ese segundo... casi no se puede ver.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
En cámara lenta, apoyan el pie en ocho milisegundos
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
y lo levantan en 16 milisegundos.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
Y cuando miran como lo levantan, es raro.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
Lo despegan de la superficie como si despegaran una cinta adhesiva.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
Muy extraño. ¿Cómo se pegan?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
Si miran sus pies, tienen estructuras con forma de hoja llamadas linalae
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
con millones de pelos.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
Y cada pelo tiene el peor caso posible de puntas rotas.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
Tiene de cien a mil puntas rotas
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
y ese es el secreto porque permite contacto íntimo.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
La salamandra tiene mil millones de estas puntas rotas de 200 nanómetros.
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
Y no se pegan con pegamento, ni funcionan como el velcro, ni funcionan con succión.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
Descubrimos que funcionan sólo por fuerzas intermoleculares.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
Así, para nuestro diseño, partimos algunos pelos.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
Esto ha inspirado el diseño del primer adhesivo seco autolimpiante
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
patentado, nos complace decirlo.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
Y aquí está la versión más simple en la Naturaleza
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
y aquí el intento de mi colaborador Ron Fearing
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
en una versión artificial de este adhesivo seco hecho de poliuretano.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
Y aquí el primer intento de hacerlo funcionar con algo de carga.
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
Hay un enorme interés en esto en muchas campos diferentes.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
Pueden imaginar mil usos posibles, estoy seguro.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
Mucha gente lo hace y estamos entusiasmados de ver esto como un producto.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
Hemos imaginado productos, por ejemplo, éste:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
imaginamos un apósito bio-inspirado, donde quitamos el pegamento del apósito.
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
Tomamos algunos pelos de una salamandra;
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
pusimos tres ovillos de pelos y luego hicimos este apósito adhesivo.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
Esta es una estudiante voluntaria
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
tenemos 30.000 estudiantes así que podemos elegir
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
ese es en realidad sólo un marcador rojo.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
Pero es un apósito adhesivo increíble.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
Es aireado, se despega fácilmente, no provoca irritación, funciona bajo el agua.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
Pienso que este es un muy buen ejemplo de cómo la investigación por curiosidad
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
(simplemente nos preguntábamos cómo escalaban algo)
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
puede llevar a cosas que nunca hubiéramos imaginado.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
Es sólo un ejemplo de por qué tenemos que apoyar la investigación por curiosidad.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
Aquí lo tienen, quitando el apósito adhesivo.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
Así hemos redefinido lo que es un pie.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
La pregunta es si, entonces, podemos usar estos secretos
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
para inspirar el diseño de un mejor pie, mejor que el que vemos en la Naturaleza.
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
Este es el nuevo proyecto:
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
estamos intentando crear el primer robot trepador de búsqueda y rescate (sin succión o imanes)
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
que puede moverse sólo en unas pocas superficies.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
Llamo al nuevo robot RiSE, por Robot en Entorno Escansorial (ReEE), que es un entorno empinado
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
y tenemos un equipo extraordinario de biólogos e ingenieros creando este robot.
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
Y aquí está el ReEE.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
Tiene seis patas y cola. Aquí está en una cerca y un árbol.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
Y aquí los primeros pasos del ReEE en una pendiente.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
¿Tienen el audio? Pueden oirlo subir.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
Y aquí viene hacia ustedes, en su primeros pasos pared arriba.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
Ahora está usando sólo sus pies más simples, así que esto es muy nuevo.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
Pero pensamos que entendimos la dinámica del robot.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
Mark Cutkosky está yendo un paso más allá.
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
Es la persona capaz de constuir estos pies y dedos fabricados por deposición de forma.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
El próximo paso es hacer dedos acordes
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
e intentar agregar espinas, garras y disponerlos en adhesivos secos.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
Así, la idea es primero conseguir los dedos y un pie
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
intentar que trepe y finalmente colocarlo en el robot.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
Y eso es exactamente lo que él ha hecho.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
Construyó, de hecho, un pie-bot escalador inspirado por la Naturaleza.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
Y aquí está el diseño de Cutkosky y de sus asombrosos estudiantes.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
Y estos son dedos adaptados, hay seis de ellos
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
y usan los principios de los que les hablé, colectivamente para el diseño.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
Entonces esto no usa succión ni pegamento
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
y finalmente, cuando esté anexado al robot,
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1049000
3000
(está tan inspirado en biología como el animal)
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1052000
5000
con suerte será capaz de escalar todo tipo de superficie.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1057000
5000
Aquí lo ven, a continuación, subiendo un lado del edificio en Stanford.
17:54
It's sped up -- again, it's a foot climbing.
273
1062000
3000
Está acelerado, de nuevo, es un pie escalando.
17:57
It's not the whole robot yet, we're working on it --
274
1065000
2000
Todavía no es el robot completo, estamos trabajando en eso
17:59
now you can see how it's attaching.
275
1067000
1000
ahora pueden ver cómo se agarra.
18:00
These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
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6000
Estas estructuras adaptadas permiten a las espinas, las almohadillas de fricción y pelos adhesivos
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to grab onto very challenging, difficult surfaces.
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adherirse a superficies muy desafiantes y difíciles.
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And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
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Y así fueron capaces de obtener esto, esto está acelerado 20 veces,
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can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
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¿pueden imaginarlo intentando subir a rescatar a alguien en el piso superior? ¿bien?
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You can visualize this now; it's not impossible.
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Pueden visualizarlo ahora, no es imposible.
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It's a very challenging task. But more to come later.
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Es una tarea que supone un gran reto, pero hay mucho por venir.
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To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
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Para terminar: obtuvimos secretos de la Naturaleza mirando cómo están hechos los pies.
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We've learned we should distribute control to smart parts.
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Hemos aprendido que deberíamos distribuir el control a partes inteligentes.
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Don't put it all in the brain,
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No poner todo en el cerebro
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but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
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sino poner algo de control en pies adaptados, en patas e incluso en el cuerpo.
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That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
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Que la Naturaleza usa soluciones híbridas, no una solución simple, para estos problemas;
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and they're integrated and beautifully robust.
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están integrados y son bellamente robustos.
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And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
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Y tercero, creemos firmemente que no deseamos imitar la Naturaleza sino inspirarnos en la biología
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and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
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y usar estos principios originales con las mejores soluciones de ingeniería existentes
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to make -- potentially -- something better than nature.
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para hacer, potencialmente, algo mejor que la Naturaleza.
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So there's a clear message:
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Entonces, hay un mensaje claro:
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whether you care about a fundamental, basic research
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tanto si uno se preocupa por la investigación fundamental básica
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of really interesting, bizarre, wonderful animals,
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de animales realmente interesantes, raros y maravillosos
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or you want to build a search-and-rescue robot
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como si se desea construir un robot de búsqueda y rescate
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that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
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que pueda ayudar en terremotos, o salvar a alguien de un incendio
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or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
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o si uno se interesa por la medicina, debemos preservar los diseños de la Naturaleza.
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Otherwise these secrets will be lost forever.
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De otro modo estos secretos se perderán para siempre.
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Thank you.
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Gracias.
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