TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
Robert Full parle de la motricité animale
Filmed:
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Le biologiste Robert Full présente des vidéos au ralenti de quelques bestioles captivantes. Voyez de plus près les pattes épineuses qui permettent aux cafards de cavaler sur de la maille et les pieds recouverts de minuscules poils permettant aux geckos de grimper des murs en courant.
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
Je veux que vous imaginiez être un de mes étudiants au labo.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
Je veux que vous créiez un design inspiré biologiquement.
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
Et voilà donc le défi:
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
Vous allez m'aider à créer un prototype de contact paramétré, en 3D et dynamique.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
Ce qui se traduit par : M'aideriez-vous à construire un pied?
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
Or c'est un vrai défi et je veux réellement que vous m'aidiez.
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
23000
2000
Bien sûr, pour ce défi il y a un lot à gagner.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
25000
7000
Pas exactement le Prix TED, mais en exclusivité, un t-shirt de notre labo.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
32000
6000
Alors envoyez-moi vos idées sur la façon de concevoir un pied.
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
Si on veut concevoir un pied, que doit-on faire?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
On doit d'abord savoir ce qu'est un pied.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
Dans le dictionnaire on lit, "extrémité inférieure d'une jambe
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
en contact direct avec le sol en position debout ou en marche"
01:02
That's the traditional definition.
13
50000
1000
C'est la définition traditionnelle.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
51000
3000
Mais pour faire une vraie recherche, que devez-vous faire?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
54000
3000
Vous devez étudier la littérature et voir ce qu'on sait des pieds.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
57000
2000
Alors vous allez étudier la littérature. (Rires)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
60000
2000
Peut-être que vous connaissez bien cette littérature.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
62000
3000
Le problème c'est qu'il y a beaucoup de pieds différents.
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
Comment faire?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
Il faut observer tous les pieds et extraire des principes de fonctionnement.
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
Et je veux que vous m'aidiez à le faire dans ce clip vidéo.
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
73000
3000
En regardant, cherchez des principes
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
et pensez aussi aux expériences que vous pourriez élaborer
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
afin de comprendre le fonctionnement d'un pied.
01:44
See any common themes? Principles?
25
92000
2000
Voyez-vous des thèmes communs? Des principes?
01:46
What would you do?
26
94000
3000
Que feriez-vous?
01:59
What experiments would you run?
27
107000
2000
Quelles expériences tenteriez-vous?
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
Wow. (Applaudissements)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
205000
3000
Notre recherche sur la biomécanique du déplacement animal
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
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208000
2000
nous a permis de créer un plan détaillé pour un pied.
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
C'est un design inspiré par la nature mais ce n'est pas la copie d'un des pieds que l'on vient de voir,
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
c'est une synthèse des atouts secrets de nombreux pieds différents.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
On se rend compte que les animaux peuvent aller partout.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
Ils se déplacent sur des substrats qui varient -- comme on a pu le voir --
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
en probabilité de contact, en mouvement de surface
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
et en type de points d'ancrage présents.
04:04
If you want to study how a foot works,
37
232000
2000
Pour étudier comment marche un pied,
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
on va devoir simuler ces surfaces, ou simuler ces débris.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
238000
5000
Cela fait, voilà une nouvelle expérience qu'on a tentée :
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
on a pris un animal qu'on a fait courir -- cette araignée --
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
sur une surface où 99% de la zone de contact a été retirée
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
Mais ça ne l'a même pas ralentie.
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
Elle coure toujours à l'équivalent pour nous de 480 km/h.
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
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253000
3000
Alors comment fait-elle? Observez plus attentivement.
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
256000
6000
Quand on ralenti 50 fois, on voit comment sa jambe touche le débris simulé.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
262000
2000
Sa jambe agit comme un pied.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
264000
3000
Et en fait, elle utilise les autres parties de sa jambe
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
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267000
3000
plus fréquemment que le pied à proprement parler.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
270000
4000
Le pied est réparti le long de toute la jambe.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
Vous pouvez faire une autre expérience avec un cafard
04:50
and you can remove its foot.
51
278000
2000
auquel vous retirez un pied.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
Je fais passer des cafards, regardez bien leurs pieds.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
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284000
4000
Sans pied, voilà ce qui se passe. Il ne ralentit même pas.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
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288000
3000
Sans cet appui, il peut courir exactement à la même vitesse.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
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291000
3000
Pas de problème pour le cafard -- et leur jambe repousse, si ça vous inquiète.
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
Comment font-ils?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
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296000
3000
Regardez bien : la vidéo est ralentie cent fois
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
299000
3000
et regardez ce qu'il fait du reste de sa jambe.
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
302000
3000
Elle agit, encore une fois, comme un pied réparti.
05:17
very effective.
60
305000
2000
Très efficace.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
La question ainsi posée est, ce type de pied est il courant?
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
La première fois, l'attitude de l'animal suivant nous a ébahi.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
Messieurs les journalistes, ceci est non-officiel --
05:38
Take a look at what that is!
64
326000
2000
regardez ce que l'on voit!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
Voici une pieuvre bipède déguisée en noix de coco roulante.
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
Elle a été découverte par Christina Huffard
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
et filmée par Sea Studios, ici-même à Monterey.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
344000
5000
Nous avons également décrit une autre espèce de pieuvre bipède.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
349000
3000
Celle-ci se déguise en algue flottante.
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
Elle marche sur deux jambes et lève ses bras pour se camoufler.
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(Applaudissements)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
Et regardez ce qu'elle fait de ses pieds pour traverser des terrains difficiles.
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
Elle utilise ce beau pied réparti, faisant comme si les obstacles n'existaient même pas.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
Réellement extraordinaire.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
381000
4000
En 1951, Escher fait ce dessin. Il pensait avoir créé un animal fantaisiste.
06:38
But we know that art imitates life,
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386000
2000
Mais nous savons que l'art imite la vie
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
388000
3000
et il semble que la nature a créé cet animal il y a 3 millions d'années.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
391000
2000
C'est un stomatopode, qui ressemble à une crevette,
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
393000
4000
et voilà comment il se déplace sur les plages de Panama :
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
il roule sur lui-même et peut même rouler sur une pente ascendante.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
C'est le pied réparti ultime; son corps entier est utilisé comme un pied.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
Alors, pour ajouter à notre prototype la première fonctionnalité importante,
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
nous voulons en faire un pied à contact réparti.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
418000
3000
Non seulement pour ce qu'on appelle le pied, mais pour toute la jambe,
07:13
and even of the body.
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421000
1000
et même le corps.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
422000
4000
Est-ce que cela peut nous aider à dessiner de nouveaux robots?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
426000
3000
Nous avons été inspiré par la biologie pour ce robot appelé RHex,
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
429000
4000
construit ces dernières années par d'extraordinaires ingénieurs.
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
433000
3000
Le pied de RHex était très simple au début,
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
et il a évolué jusqu'à être ce demi-cercle.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
Et pourquoi? La vidéo va vous le montrer.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
Regardez comment le robot utilise sa jambe pour surmonter les difficultés du terrain.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
Ce que vous voyez, c'est l'utilisation de la jambe semi-circulaire comme un pied à contact réparti.
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
Regardez-le dépasser ça.
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
On le voit bien dans ces débris.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
461000
6000
Extraordinaire.
07:59
Really simple, but beautiful.
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467000
2000
Très simple mais magnifique.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
469000
3000
Vous avez peut-être remarque quelque chose d'autre quand les animaux
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
couraient sur ce terrain difficile.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
Mon assistant va m'aider pour ce coup-là.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
Quand tu as touché la patte du cafard -- on peut lui trouver un micro?
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
Quand tu as touché la patte du cafard, qu'as-tu senti?
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
Tu as remarqué quelque chose?
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
Garçon: C'est épineux.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
Robert Full: Épineux hein? Très épineux même? Ça fait un peu mal.
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
Peut-être que tu peux le donner au conservateur et voir s'il a le courage de le toucher.
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
(Rires)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
Chris Anderson: Tu l'as touché?
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
RF: Si vous regardez attentivement vous verrez des épines
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
et jusqu'à quelques semaines, personne ne savait qu'il y en avait.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
Ils se sont dit que c'était un moyen de défense et des capteurs sensoriels.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
Nous avons découvert que ce n'est pas ça -- voilà un segment d'épine.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
Ils sont prévus pour se pencher facilement dans une direction
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
pour retirer la jambe des décombres,
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
mais ils se raidissent dans l'autre direction pour s'appuyer sur les disparités de la surface.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
Ces points d'ancrage ne manquent pas aux crabes car ils se déplacent sur du sable --
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
jusqu'à leur arrivée dans notre labo --
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
où ils découvrent leur problème avec ce genre de filets,
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
parce qu'ils n'ont pas d'épines.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
Les crabes n'ont pas d'épines alors ils ont des difficultés sur ce genre de terrain abrupt.
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
Mais bien sûr, nous pouvons remédier à cela,
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
car nous pouvons créer des épines artificielles.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
Nous pouvons fabriquer des épines qui s'accrochent aux débris synthétiques
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
et se couchent lors du retrait pour les retirer facilement.
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
Nous avons fait cela en fixant ces épines aux crabes,
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
comme vous le voyez ici, et nous les avons testées.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
Est-ce que nous comprenons vraiment ce principe de mise au point? La réponse est, oui!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
Ceci est ralenti 20 fois, le crabe traverse les décombres à toute vitesse.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(Rires) (Applaudissements)
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
Un petit peu mieux que la nature.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
Alors à notre prototype, nous devons ajouter des épines bien réglées.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
Ceci va-t-il nous aider à penser un design plus efficace pour des robots grimpeurs?
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
Eh bien, voici RHex, qui a des problèmes sur les rails lisses, comme on le voit ici.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
Alors pourquoi ne pas ajouter une épine? Mes collègues l'ont fait à U Penn.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
Dan Koditschek a mis des ongles d'acier -- une version très simple -- sur le robot --
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
et voilà RHex qui dépasse maintenant ces rails. Sans problème!
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
Comment fait-il?
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
Ralentissons la vidéo et voyons les épines en action.
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
Regardez la jambe pivoter et vous voyez le robot s'accrocher juste ici.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
Il ne pouvait pas le faire avant, il glissait, se bloquait et basculait.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
Regardons encore, juste ici -- succès!
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
Ceci dit, ce pied réparti et ces épines
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
ne suffisent pas pour grimper des surfaces verticales.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
C'est très, très difficile.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
Mais regardez ces animaux le faire!
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
L'un de ceux que je vous fais passer grimpe des surfaces verticales en métal lisse.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
La vitesse à laquelle il le fait est extraordinaire --
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
mais si vous ralentissez, vous voyez quelque chose d'encore plus extraordinaire.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
C'est un secret. L'animal grimpe très bien en glissant et regardez --
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
il se débrouille en fait très mal pour s'accrocher à la surface.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
On dirait presque qu'il nage sur cette surface.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
On peut mieux représenter ce comportement si on le regarde comme un fluide.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
Le pied réparti fonctionne en fait comme une rame.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
C'est également vrai pour ce lézard courant sur des sables mouvants.
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
Regardez ses pieds.
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
Ils fonctionnent comme une rame
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
même si l'interaction se fait avec une surface solide.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
C'est assez proche de la découverte d'une de mes anciennes étudiantes
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
qui a compris comment les lézards courent sur l'eau.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
Pouvons-nous utiliser cela pour améliorer notre robot?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
Martin Buehler qui travaille maintenant chez Boston Dynamics, l'a fait.
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
Il a pris cette idée et a transformé RHex en Aqua RHex.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
Maintenant voilà RHex avec des palmes,
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
converti en robot nageur extrêmement manœuvrable.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
Pour les surfaces inégales cependant, les animaux ont des griffes.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
Et vous les avez senties si vous les avez attrapés.
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
Tu les as touchés?
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
CA: Oui
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
RF: Et ils s'accrochent très bien aux surfaces avec ces griffes.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
Mark Cutkosky à l'Université de Stanford, un de mes collaborateurs, est un ingénieur extraordinaire
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
qui a développé cette technique appelée Shape Deposition Manufacturing
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
qui consiste à inclure des griffes dans un pied artificiel.
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
Voilà la version simplifiée du pied d'un nouveau robot que vous verrez tout à l'heure.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
Alors rajoutons des griffes à notre prototype.
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
En regardant les animaux qui manœuvrent dans tous types de surfaces,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
on voit qu'ils utilisent des mécanismes hybrides
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
qui incluent des griffes, des épines, des poils, des coussinets collants,
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
une adhésion capillaire et toute sorte d'autres choses.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
Ces mécanismes viennent de différents insectes.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
Voilà une fourmi qui grimpe une surface verticale.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
Observons cette fourmi.
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
Voici son pied. Vous pouvez voir les poils, les griffes et cette chose ici.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
Voici le pied quand il est en l'air.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
Regardez ce qui arrive quand le pied se pose sur votre sandwich.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
Vous voyez ce qui se passe?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
Ce coussinet sort. Et c'est là que se trouve la colle.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
Voici une vue du dessous d'un pied de fourmi
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
quand les griffes ne peuvent s'accrocher à rien, le coussinet sort sans que la fourmi ne fasse quoi que ce soit.
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
Il se projette tout simplement.
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
C'était une photo dure à prendre -- Je pense que c'est un pied de fourmi sur des fils très fins.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
C'est assez difficile à faire.
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
Voilà à quoi cela ressemble de très près --
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
voici le pied de la fourmi et voilà la colle.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
On a découvert que cette colle est probablement une mixture biphasée intéressante.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
Cela aide sûrement la fourmi à tenir.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
Alors nous rajoutons des coussinets collants à notre prototype.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
Maintenant pour les surfaces lisses, nous pourrions nous inspirer de cela.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
Mais nous avons trouvé mieux.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
Le gecko est un excellent exemple de nano-technologie dans la nature.
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
Voilà ses pieds.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
Ils ont l'air presque extra-terrestres. Le secret auxquels ils s'attachent
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
implique leur doigts poilus.
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
Ils peuvent grimper une surface en courant à un mètre par seconde,
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
faisant 30 pas pendant cette seconde -- on les distingue à peine.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
Si l'on ralentit, ils attachent leurs pieds à 8 millisecondes
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
et les détachent à 16 millisecondes.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
Et quand vous regardez comment ils les détachent, c'est bizarre.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
Ils pèlent leur pied hors de la surface comme un morceau de scotch.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
Très étrange. Comment tiennent-ils?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
En regardant leurs pieds, on voit une structure appelées linalae qui ressemblent à des feuilles
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
avec des millions de poils.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
Et chaque poil est le pire cas possible de pointes sèches et cassantes.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
Entre une centaine et un millier de pointes cassées,
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
qui permettent en fait un contact très proche avec la surface.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
Le gecko a un milliard de ces pointes de 200 nanomètres de longueur.
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
Et ils ne tiennent pas grâce à de la colle, comme le velcro ou des ventouses.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
Nous avons découvert qu'ils marchent grâce à de simples forces intermoléculaires.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
Alors à notre prototype, nous rajoutons des pointes cassantes.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
Ceci à inspiré le design du premier scotch auto-nettoyant --
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
nous sommes fiers que le brevet ait été déposé.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
Voici la version la plus simple dans la nature,
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
et voilà la tentative de mon collaborateur Ron Fearing
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
d'une version artificielle de cet adhésif, faite de polyuréthane.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
Et voilà la première tentative de le faire fonctionner avec un poids.
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
Il y a un grand intérêt pour cette recherche dans de nombreux domaines.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
Vous pouvez imaginer des milliers d'utilisation, j'en suis sûr.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
Beaucoup de gens l'ont fait et nous sommes enthousiastes à l'idée de réaliser ceci pour un produit.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
Nous avons imaginé des produits, par exemple, celui-ci :
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
nous avons imaginé un pansement d'inspiration biologique en supprimant la colle.
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
Nous avons pris des poils d'une mue de gecko;
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
mis trois rouleaux de ceux-ci ensemble et fabriqué ce pansement.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
Voilà un étudiant volontaire --
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
nous avons 30 000 étudiants de premier cycle que nous pouvons mobiliser --
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
c'est seulement une marque au feutre rouge.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
Mais cela fait un pansement incroyable.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
Il est aéré, peut être enlevé facilement, ne cause pas d'irritation et tient sous l'eau.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
Je pense que c'est un exemple extraordinaire de l'application inimaginable à la base
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
de recherches effectuées par curiosité sur la façon dont
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
les animaux grimpent sur certaines surfaces.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
C'est juste un exemple de la raison pour laquelle il faut soutenir ce type de recherche curieuse.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
Voilà, on retire le pansement.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
Nous avons donc redéfini ce qu'est un pied.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
La question est de savoir si nous pouvons utiliser ces secrets
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
pour inspirer le design d'un meilleur pied que ceux vus dans la nature?
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
Voici le nouveau projet :
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
nous essayons de créer le premier robot secouriste grimpeur -- sans ventouses ni aimants --
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
qui peut seulement se déplacer sur un nombre limité de type de surfaces.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
Je l'ai appelé RiSE pour "Robot in Scansorial Environment " -- pour un environnement d'escalade --
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
et nous avons une équipe incroyable de biologistes et d'ingénieurs créant ce robot.
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
Voilà RiSE.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
Il a six pattes et une queue. Le voilà sur une barrière et un arbre.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
Voilà ses premiers pas sur un plan incliné.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
Vous avez le son? On peut l'entendre grimper.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
Le voilà qui grimpe vers vous, effectuant ses premiers pas sur un mur.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
À ce moment il utilise seulement son pied le plus simple, ici, c'est tout à fait nouveau.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
Mais nous pensons que la dynamique trouvée est la bonne pour le robot.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
Mark Cutkosky cependant, mène le projet un peu plus loin encore.
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
C'est lui qui est capable de construire ces pieds et doigts manufacturés.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
L'étape suivanet est de fabriquer des doigts adaptés,
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
d'essayer de rajouter des épines et des griffes et de les préparer pour de l'adhésif.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
L'idée est de réussir d'abord les doigts et un pied,
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
puis de tenter de les faire escalader et finalement de les ajouter à un robot.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
Et c'est exactement ce qu'il a fait.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
Il a construit en fait, un robot-pied grimpeur inspiré par la nature.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
Voici le design de Cutkosky et de ses incroyables élèves.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
Voilà les doigts de pieds mis au point -- il y en a six,
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
et ils fonctionnent selon les principes discutés collectivement pour le prototype.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
Donc il n'y a ni ventouses, ni colle,
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
et il sera à terme capable, une fois rattaché au robot --
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
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inspiré biologiquement comme les animaux --
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hopefully be able to climb any kind of a surface.
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d'escalader tout type de surface.
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Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
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Ici vous le voyez gravir la façade d'un bâtiment à Stanford.
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It's sped up -- again, it's a foot climbing.
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La vidéo est accélérée -- encore une fois, c'est le pied qui grimpe.
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It's not the whole robot yet, we're working on it --
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Ce n'est pas encore le robot entier, nous sommes en train d'y travailler --
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now you can see how it's attaching.
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là vous voyez comment il s'accroche.
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These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
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Ces structures mises au point permettent aux épines, aux coussinets de frottement et enfin aux poils adhésifs
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to grab onto very challenging, difficult surfaces.
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de s'accrocher à des surfaces très difficiles et inégales.
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And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
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Et ils ont réussi à obtenir ça -- ici c'est accéléré 20 fois --
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can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
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Pouvez-vous l'imaginer escalader et sauver quelqu'un à l'étage? OK?
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You can visualize this now; it's not impossible.
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Vous pouvez voir maintenant que ce n'est pas impossible.
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It's a very challenging task. But more to come later.
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C'est un très grand défi. Mais nous en reparlerons.
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To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
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Pour finir : nous avons utilisé des design naturels secrets en observant la construction des pieds.
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We've learned we should distribute control to smart parts.
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Nous avons appris que nous devons répartir le contrôle à plusieurs petites parties.
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Don't put it all in the brain,
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Il ne faut pas compter uniquement sur un contrôle central par l'ordinateur,
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but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
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mais donner du contrôle via le réglage des pieds, des pattes et même du corps.
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That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
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La nature donne des solutions hybrides et non pas une solution unique à ces problèmes,
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and they're integrated and beautifully robust.
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et elles sont intégrées et très résistantes.
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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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8000
Troisièmement, nous croyons fermement qu'il ne faut pas imiter la nature mais s'inspirer de la biologie
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and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
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et utiliser ces nouveaux principes avec les meilleurs solutions d'ingénierie existantes
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to make -- potentially -- something better than nature.
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pour créer -- potentiellement -- quelque chose de mieux que la nature.
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So there's a clear message:
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Le message est très clair :
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whether you care about a fundamental, basic research
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que vous vous intéressiez à la recherche fondamentale de base
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of really interesting, bizarre, wonderful animals,
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sur des animaux intéressants, bizarres et incroyables,
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or you want to build a search-and-rescue robot
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ou que vous vouliez construire un robot secouriste
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that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
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qui vous aidera pendant un tremblement de terre ou à sauver quelqu'un des flammes,
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or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
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ou que vous vous sentiez concerné par la médecine, nous devons préserver le design de la nature.
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Otherwise these secrets will be lost forever.
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Sinon ces secrets seront perdus pour toujours.
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Thank you.
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Merci.
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