TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
Sarah Bergbreiter: ¿Por qué hago robots del tamaño de un grano de arroz?
Filmed:
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Mediante el estudio de los movimientos y los cuerpos de insectos como las hormigas, Sarah Bergbreiter y su equipo construyen versiones mecánicas de bichos increíblemente robustos y súper pequeñitos... para luego agregarles cohetes. Vean sus avances asombrosos en microrobótica y escuchen tres maneras en que podríamos usar estos pequeños ayudantes en el futuro.
Sarah Bergbreiter - Microroboticist
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio
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00:12
My students and I
work on very tiny robots.
work on very tiny robots.
0
564
3645
Mis alumnos y yo trabajamos
con robots muy pequeños.
con robots muy pequeños.
00:16
Now, you can think of these
as robotic versions
as robotic versions
1
4209
2217
Podemos verlos como
versiones robóticas
versiones robóticas
00:18
of something that you're all
very familiar with: an ant.
very familiar with: an ant.
2
6426
3590
de algo con lo que todos estamos
muy familiarizados: una hormiga.
muy familiarizados: una hormiga.
Todos sabemos que las hormigas
y otros insectos de este tamaño
y otros insectos de este tamaño
00:22
We all know that ants
and other insects at this size scale
and other insects at this size scale
3
10016
2760
00:24
can do some pretty incredible things.
4
12776
2236
pueden hacer cosas
bastante asombrosas.
bastante asombrosas.
00:27
We've all seen a group of ants,
or some version of that,
or some version of that,
5
15012
3185
Todos hemos visto a un grupo
de hormigas, o algo similar,
de hormigas, o algo similar,
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
cargando patatas fritas
en un picnic, por ejemplo.
en un picnic, por ejemplo.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
¿Pero cuáles son los verdaderos
desafíos para construir estas hormigas?
desafíos para construir estas hormigas?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
Bueno, en primer lugar, ¿cómo conseguimos
tener las capacidades de una hormiga
tener las capacidades de una hormiga
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
en un robot del mismo tamaño?
Bueno, primero tenemos que averiguar
cómo hacer que se muevan
cómo hacer que se muevan
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
siendo tan pequeños.
Necesitamos mecanismos
como piernas y motores eficientes
como piernas y motores eficientes
00:48
We need mechanisms like legs
and efficient motors
and efficient motors
12
35923
2300
00:50
in order to support that locomotion,
13
38223
1849
para apoyar la locomoción.
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
y sensores, energía y control
00:54
in order to pull everything together
in a semi-intelligent ant robot.
in a semi-intelligent ant robot.
15
42563
3962
para juntar todo en un robot hormiga
semi-inteligente.
semi-inteligente.
Y, por último, para hacer
que estas cosas realmente funcionen,
que estas cosas realmente funcionen,
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
01:01
we want a lot of them working together
in order to do bigger things.
in order to do bigger things.
17
49071
3948
queremos que la mayoría trabajen juntos
para lograr grandes cosas.
para lograr grandes cosas.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
Así que empezaré con la movilidad.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
Los insectos se mueven
increíblemente bien en su entorno.
increíblemente bien en su entorno.
Este vídeo es de la Universidad de Berkeley.
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
01:12
It shows a cockroach moving
over incredibly rough terrain
over incredibly rough terrain
21
60559
2783
Muestra una cucaracha en movimiento
sobre un terreno muy accidentado
sobre un terreno muy accidentado
01:15
without tipping over,
22
63342
1853
sin que vuelque
y es capaz de hacerlo porque sus piernas
son una combinación de materiales rígidos,
son una combinación de materiales rígidos,
01:17
and it's able to do this because its legs
are a combination of rigid materials,
are a combination of rigid materials,
23
65195
3997
que es lo que tradicionalmente
usamos para hacer robots,
usamos para hacer robots,
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
y materiales blandos.
Saltar es otra forma muy interesante
de moverse cuando uno es muy pequeño.
de moverse cuando uno es muy pequeño.
01:26
Jumping is another really interesting way
to get around when you're very small.
to get around when you're very small.
26
74374
3827
Así que estos insectos
almacenan energía en un brinco
almacenan energía en un brinco
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
y la liberan rápidamente para conseguir
la fuerza necesaria para salir del agua.
la fuerza necesaria para salir del agua.
01:34
to get the high power they need
to jump out of water, for example.
to jump out of water, for example.
28
82270
4011
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
Así que una de las grandes contribuciones
de mi laboratorio
de mi laboratorio
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
ha sido combinar materiales rígidos y blandos
01:44
in very, very small mechanisms.
31
92153
2214
en mecanismos muy, muy pequeños.
01:46
So this jumping mechanism
is about four millimeters on a side,
is about four millimeters on a side,
32
94367
3165
Este mecanismo para saltar
es de unos 4 milímetros,
es de unos 4 milímetros,
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
así que es realmente pequeño.
01:51
The hard material here is silicon,
and the soft material is silicone rubber.
and the soft material is silicone rubber.
34
99220
3838
El material duro que
empleamos es el silicio
empleamos es el silicio
y el blando, caucho de silicona.
01:55
And the basic idea is that
we're going to compress this,
we're going to compress this,
35
103058
2895
Y la idea principal es comprimir esto,
almacenar la energía en los muelles,
y luego soltarlo para saltar.
y luego soltarlo para saltar.
01:58
store energy in the springs,
and then release it to jump.
and then release it to jump.
36
105953
2701
02:00
So there's no motors
on board this right now, no power.
on board this right now, no power.
37
108654
3383
Así que no hay motores
de momento, no hay energía.
de momento, no hay energía.
Esta se acciona con un método
que llamamos en mi laboratorio
que llamamos en mi laboratorio
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
"estudiante graduado con pinzas".
(Risas)
(Risas)
Así que lo que van a ver
en el siguiente vídeo
en el siguiente vídeo
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
es a este robot que saltará
increíblemente bien.
increíblemente bien.
02:14
So this is Aaron, the graduate student
in question, with the tweezers,
in question, with the tweezers,
42
122333
3614
Este es Aarón, el estudiante
graduado en cuestión, con las pinzas,
graduado en cuestión, con las pinzas,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
y aquí ven un mecanismo de 4 milímetros
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
que salta casi 40 centímetros.
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
Eso es casi 100 veces
su propio tamaño.
su propio tamaño.
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
Y sobrevive, rebota sobre la mesa,
es increíblemente robusto
y, por supuesto,
y, por supuesto,
02:27
it's incredibly robust, and of course
survives quite well until we lose it
survives quite well until we lose it
47
135221
3514
sobrevive bastante bien
hasta que lo perdemos
hasta que lo perdemos
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
porque es muy pequeño.
En última instancia, sin embargo,
queremos añadirle motores también,
queremos añadirle motores también,
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
y tenemos estudiantes en el laboratorio
trabajando en motores milimétricos
trabajando en motores milimétricos
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
para integrarlos en estos
pequeños robots autónomos.
pequeños robots autónomos.
02:42
But in order to look at mobility and
locomotion at this size scale to start,
locomotion at this size scale to start,
52
150686
3581
Pero para trabajar la movilidad
y la locomoción a esta escala
y la locomoción a esta escala
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
hacemos trampa y usamos imanes.
Esto muestra lo que finalmente
pertenecerá a una pierna de microrobot,
pertenecerá a una pierna de microrobot,
02:48
So this shows what would eventually
be part of a micro-robot leg,
be part of a micro-robot leg,
54
156241
3076
y pueden ver las juntas
de la goma de silicona
de la goma de silicona
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
y el imán incorporado que se está
moviendo de arriba abajo
moviendo de arriba abajo
02:56
by an external magnetic field.
57
163963
2303
accionado por un campo magnético externo.
02:58
So this leads to the robot
that I showed you earlier.
that I showed you earlier.
58
166266
2683
Así que todo esto nos lleva
al robot que les mostré antes.
al robot que les mostré antes.
Lo realmente interesante es que
este robot puede ayudarnos a averiguar
este robot puede ayudarnos a averiguar
03:02
The really interesting thing
that this robot can help us figure out
that this robot can help us figure out
59
169959
3151
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
cómo se mueven
los insectos a esta escala.
los insectos a esta escala.
03:07
We have a really good model
for how everything
for how everything
61
175117
2225
Tenemos un modelo muy bueno
de cómo todos se mueven,
de cómo todos se mueven,
03:09
from a cockroach up to an elephant moves.
62
177342
1962
desde una cucaracha
hasta un elefante.
hasta un elefante.
03:11
We all move in this
kind of bouncy way when we run.
kind of bouncy way when we run.
63
179304
2924
Todos nos movemos dando estos saltos
cuando corremos.
cuando corremos.
03:14
But when I'm really small,
the forces between my feet and the ground
the forces between my feet and the ground
64
182228
4285
Pero cuando uno es realmente pequeño, las
fuerzas que hay entre los pies y el suelo
fuerzas que hay entre los pies y el suelo
03:18
are going to affect my locomotion
a lot more than my mass,
a lot more than my mass,
65
186513
2775
afectarán la locomoción
mucho más que la masa,
mucho más que la masa,
y eso es lo que lleva
a estos saltos durante el movimiento.
a estos saltos durante el movimiento.
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
Este robot no funciona todavía,
pero sí que tenemos versiones ligeramente
más grandes que funcionan.
más grandes que funcionan.
03:25
but we do have slightly larger versions
that do run around.
that do run around.
68
193317
3075
03:28
So this is about a centimeter cubed,
a centimeter on a side, so very tiny,
a centimeter on a side, so very tiny,
69
196392
3885
Este tiene cerca de un centímetro cúbico,
un centímetro de lado, muy pequeño,
un centímetro de lado, muy pequeño,
03:32
and we've gotten this to run
about 10 body lengths per second,
about 10 body lengths per second,
70
200277
2902
y hemos logrado que recorra
10 veces su tamaño por segundo,
10 veces su tamaño por segundo,
eso, 10 centímetros por segundo.
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
Es bastante rápido para
un pequeñín como este,
un pequeñín como este,
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
y solo lo limita
nuestro sistema de prueba.
nuestro sistema de prueba.
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
Pero pueden hacerse una idea
de cómo funciona en este momento.
de cómo funciona en este momento.
03:44
We can also make 3D-printed versions
of this that can climb over obstacles,
of this that can climb over obstacles,
75
212027
3754
También podemos imprimir versiones
en 3D que pueden escalar obstáculos,
en 3D que pueden escalar obstáculos,
03:47
a lot like the cockroach
that you saw earlier.
that you saw earlier.
76
215781
3499
modelos bastante parecidos
a la cucaracha que vieron antes.
a la cucaracha que vieron antes.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
Pero en última instancia, queremos
añadir todo esto al robot.
añadir todo esto al robot.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
Queremos que los detectores, la energía,
los controles, actúen todos juntos,
los controles, actúen todos juntos,
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
y no todo tiene que ser
de inspiración biológica.
de inspiración biológica.
04:00
So this robot's about
the size of a Tic Tac.
the size of a Tic Tac.
80
228765
3135
Este es un robot del
tamaño de un Tic Tac.
tamaño de un Tic Tac.
04:04
And in this case, instead of magnets
or muscles to move this around,
or muscles to move this around,
81
231900
3949
Y en este caso, en lugar de imanes
o músculos para moverse,
o músculos para moverse,
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
usamos cohetes.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
Así que este es un material
energético microfabricado,
energético microfabricado,
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
y podemos crear diminutos píxeles de esto,
04:15
and we can put one of these pixels
on the belly of this robot,
on the belly of this robot,
85
243539
3787
y podemos poner uno de estos píxeles
en el vientre de este robot,
en el vientre de este robot,
04:19
and this robot, then, is going to jump
when it senses an increase in light.
when it senses an increase in light.
86
247326
4396
para que este robot luego salte
al detectar un aumento de luz.
al detectar un aumento de luz.
El siguiente vídeo
es uno de mis favoritos.
es uno de mis favoritos.
04:24
So the next video is one of my favorites.
87
252645
1973
04:26
So you have this 300-milligram robot
88
254618
3040
Tenemos a este robot de 300 miligramos
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
que salta unos 8 centímetros en el aire.
04:32
It's only four by four
by seven millimeters in size.
by seven millimeters in size.
90
260064
2910
Tiene solo 4x4x7 milímetros.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
Y verán un gran destello al inicio
cuando se dispara el material enérgico,
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
y el robot da vueltas por el aire.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
Aquí hubo un gran destello,
04:42
and you can see the robot
jumping up through the air.
jumping up through the air.
95
270139
3197
y pueden ver al robot
saltar por los aires.
saltar por los aires.
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
Así que no hay fijaciones,
no hay cables conectados.
no hay cables conectados.
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
Todo está a bordo del robot,
y saltó en respuesta
y saltó en respuesta
04:51
to the student just flicking on
a desk lamp next to it.
a desk lamp next to it.
98
278862
4381
a que un estudiante simplemente
encendió una lámpara de escritorio.
encendió una lámpara de escritorio.
Así que creo que pueden imaginar todas
las cosas interesantes que podríamos hacer
las cosas interesantes que podríamos hacer
04:55
So I think you can imagine
all the cool things that we could do
all the cool things that we could do
99
283243
3654
04:59
with robots that can run and crawl
and jump and roll at this size scale.
and jump and roll at this size scale.
100
286897
4707
con robots que pueden correr, gatear
saltar y rodar a esta escala.
saltar y rodar a esta escala.
Imaginen los escombros que quedan después
de un desastre natural como un terremoto.
de un desastre natural como un terremoto.
05:03
Imagine the rubble that you get after
a natural disaster like an earthquake.
a natural disaster like an earthquake.
101
291604
3790
Imaginen a estos pequeños robots
corriendo a través de esos escombros
corriendo a través de esos escombros
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
para buscar supervivientes.
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
O imaginen un montón de pequeños robots
corriendo por un puente
corriendo por un puente
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
para poder inspeccionarlo
y asegurarse de que es seguro
y asegurarse de que es seguro
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
para evitar derrumbes como este,
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
que ocurrió a las afueras
de Mineápolis en 2007.
de Mineápolis en 2007.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
O imaginen lo que se puede hacer
con robots que podrían nadar
por el torrente sanguíneo.
por el torrente sanguíneo.
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
¿No? "El viaje fantástico"
de Isaac Asimov.
de Isaac Asimov.
05:30
Or they could operate without having
to cut you open in the first place.
to cut you open in the first place.
111
317851
4355
O que podrían operar sin tener
que abrir, para empezar.
que abrir, para empezar.
O podríamos cambiar radicalmente
la forma de construir cosas
la forma de construir cosas
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
05:37
if we have our tiny robots
work the same way that termites do,
work the same way that termites do,
113
324936
3407
si tuviéramos nuestros
pequeños robots trabajando
pequeños robots trabajando
de la misma manera que trabajan las termitas,
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
que construyen estos increíbles montículos
de 8 metros de altura,
de 8 metros de altura,
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
edificios de apartamentos eficientes
y bien ventilados para otras termitas
y bien ventilados para otras termitas
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
en África y en Australia.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
Así que creo que les he ofrecido
algunas de las posibilidades
algunas de las posibilidades
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
de lo que podemos hacer con
estos pequeños robots.
estos pequeños robots.
05:54
And we've made some advances so far,
but there's still a long way to go,
but there's still a long way to go,
119
342154
4407
Y hemos hecho algunos
avances hasta el momento,
avances hasta el momento,
pero todavía hay un largo
camino por recorrer,
camino por recorrer,
05:58
and hopefully some of you
can contribute to that destination.
can contribute to that destination.
120
346561
2858
y es de esperar que alguno de Uds.
pueda contribuir a ese destino.
pueda contribuir a ese destino.
06:01
Thanks very much.
121
349419
1768
Muchas gracias.
06:03
(Applause)
122
351187
2204
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Sarah Bergbreiter - MicroroboticistSarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height.
Why you should listen
Sarah Bergbreiter runs the Maryland Microrobotics Laboratory at the University of Maryland, where she develops innovative technologies that could advance medicine, consumer electronics and other sciences. She joined the university in 2008 as an assistant professor of mechanical engineering.
Having received her B.S.E degree in electrical engineering from Princeton, she worked on her M.S. and Ph.D. at Berkeley, which is where she focused on microrobotics. She has received multiple awards for her work, including the DARPA Young Faculty Award in 2008 and the Presidential Early Career Award for Scientists in 2013.
Sarah Bergbreiter | Speaker | TED.com