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Christoph Keplinger: The artificial muscles that will power robots of the future
Christoph Keplinger: Muscoli artificiali per i robot del futuro
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I robot diventano ogni giorno più intelligenti, ma spesso i loro corpi sono ancora maldestri e difficili da manovrare. L'ingegnere meccanico Christoph Keplinger sta progettando una nuova generazione di robot "morbidi" e flessibili, prendendo ispirazione da uno dei capolavori dell'evoluzione: il tessuto muscolare biologico. Osserviamo questi "muscoli artificiali" espandersi e contrarsi come quelli reali, raggiungere velocità sovrumane -- e scopriamo come potrebbero un giorno azionare arti prostetici più forti ed efficienti di quelli umani.
Christoph Keplinger - Roboticist, mechanical engineer
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots. Full bio
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots. Full bio
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00:13
In 2015, 25 teams from around the world
0
1125
3893
Nel 2015, 25 team
provenienti da tutto il mondo
provenienti da tutto il mondo
00:17
competed to build robots
for disaster response
for disaster response
1
5042
2726
si sono sfidati nella costruzione
di robot di salvataggio
di robot di salvataggio
00:19
that could perform a number of tasks,
2
7792
1851
capaci di svolgere diversi compiti,
00:21
such as using a power tool,
3
9667
1642
come utilizzare uno strumento,
00:23
working on uneven terrain
4
11333
1685
passare su terreni accidentati
00:25
and driving a car.
5
13042
1250
e guidare una macchina.
00:27
That all sounds impressive, and it is,
6
15292
2041
Un'impresa sicuramente notevole,
00:30
but look at the body
of the winning robot, HUBO.
of the winning robot, HUBO.
7
18458
2792
ma osservate il corpo
del robot vincitore, HUBO.
del robot vincitore, HUBO.
Qui lo vedete mentre cerca
di scendere da una macchina,
di scendere da una macchina,
00:34
Here, HUBO is trying to get out of a car,
8
22208
2310
00:36
and keep in mind,
9
24542
1726
e tenete in considerazione
00:38
the video is sped up three times.
10
26292
1767
che il video è al triplo della velocità.
00:40
(Laughter)
11
28083
3625
(Risate)
00:44
HUBO, from team KAIST out of Korea,
is a state-of-the-art robot
is a state-of-the-art robot
12
32750
2976
HUBO, del team coreano KAIST,
è un robot all'avanguardia,
è un robot all'avanguardia,
00:47
with impressive capabilities,
13
35750
1768
dotato di capacità straordinarie,
00:49
but this body doesn't look
all that different
all that different
14
37542
2142
ma il suo corpo è poi così diverso
00:51
from robots we've seen a few decades ago.
15
39708
1953
da quello dei robot
di qualche decennio fa.
di qualche decennio fa.
00:54
If you look at the other robots
in the competition,
in the competition,
16
42625
2417
Se osservate gli altri robot in gara,
00:58
their movements also still look,
well, very robotic.
well, very robotic.
17
46000
3101
anche i loro movimenti
ci appaiono molto robotici.
ci appaiono molto robotici.
I loro corpi sono
strutture meccaniche complesse
strutture meccaniche complesse
01:01
Their bodies are complex
mechanical structures
mechanical structures
18
49125
2226
01:03
using rigid materials
19
51375
1601
basate su materiali rigidi,
01:05
such as metal and traditional
rigid electric motors.
rigid electric motors.
20
53000
3601
come il metallo o i tradizionali
motori elettrici rigidi.
motori elettrici rigidi.
01:08
They certainly weren't designed
21
56625
1601
Non sono stati progettati
01:10
to be low-cost, safe near people
22
58250
3059
per essere low-cost,
sicuri per il pubblico,
sicuri per il pubblico,
01:13
and adaptable to unpredictable challenges.
23
61333
2851
e capaci di rispondere
a circostanze impreviste.
a circostanze impreviste.
01:16
We've made good progress
with the brains of robots,
with the brains of robots,
24
64208
2768
I cervelli robotici hanno fatto
enormi progressi,
enormi progressi,
01:19
but their bodies are still primitive.
25
67000
1792
ma i loro corpi sono ancora
allo stato primitivo.
allo stato primitivo.
01:22
This is my daughter Nadia.
26
70625
2018
Questa è mia figlia Nadia.
01:24
She's only five years old
27
72667
1726
Ha solo cinque anni
ma è molto più veloce di HUBO
a scendere da una macchina.
a scendere da una macchina.
01:26
and she can get out of the car
way faster than HUBO.
way faster than HUBO.
28
74417
2476
01:28
(Laughter)
29
76917
1767
(Risate)
01:30
She can also swing around
on monkey bars with ease,
on monkey bars with ease,
30
78708
2393
È anche molto brava
a dondolarsi sulle sbarre,
a dondolarsi sulle sbarre,
01:33
much better than any current
human-like robot could do.
human-like robot could do.
31
81125
3143
molto più brava di qualunque
robot umanoide odierno.
robot umanoide odierno.
01:36
In contrast to HUBO,
32
84292
1351
Al contrario di HUBO,
01:37
the human body makes extensive use
of soft and deformable materials
of soft and deformable materials
33
85667
3726
il corpo umano fa ampio uso
di materiali morbidi e deformabili,
di materiali morbidi e deformabili,
01:41
such as muscle and skin.
34
89417
1934
come i muscoli e la pelle.
01:43
We need a new generation of robot bodies
35
91375
2351
Sono necessari corpi robotici
di nuova generazione
di nuova generazione
01:45
that is inspired by the elegance,
efficiency and by the soft materials
efficiency and by the soft materials
36
93750
4101
che si ispirino all'eleganza,
all'efficienza e ai materiali morbidi
all'efficienza e ai materiali morbidi
01:49
of the designs found in nature.
37
97875
1542
che vediamo utilizzati in natura.
01:52
And indeed, this has become
the key idea of a new field of research
the key idea of a new field of research
38
100292
4226
Questa è diventata l'idea chiave
di una nuova branca della ricerca
di una nuova branca della ricerca
01:56
called soft robotics.
39
104542
1934
chiamata "robotica morbida".
01:58
My research group
and collaborators around the world
and collaborators around the world
40
106500
2893
Con il mio gruppo di ricerca
e i nostri collaboratori
e i nostri collaboratori
02:01
are using soft components
inspired by muscle and skin
inspired by muscle and skin
41
109417
3642
utilizziamo componenti morbide
ispirate ai muscoli e alla pelle
ispirate ai muscoli e alla pelle
02:05
to build robots with agility and dexterity
42
113083
2810
per costruire robot che possiedano
agilità e destrezza
agilità e destrezza
02:07
that comes closer and closer
43
115917
1642
sempre più simili
02:09
to the astonishing capabilities
of the organisms found in nature.
of the organisms found in nature.
44
117583
3292
alle incredibili capacità
degli organismi che troviamo in natura.
degli organismi che troviamo in natura.
02:14
I've always been particularly inspired
by biological muscle.
by biological muscle.
45
122458
3685
I muscoli sono sempre stati
fonte di grande ispirazione per me.
fonte di grande ispirazione per me.
02:18
Now, that's not surprising.
46
126167
2142
Niente di strano in questo.
02:20
I'm also Austrian, and I know that I sound
a bit like Arnie, the Terminator.
a bit like Arnie, the Terminator.
47
128333
3601
Sono austriaco, e il mio accento
è lo stesso di Arnie, Terminator.
è lo stesso di Arnie, Terminator.
02:23
(Laughter)
48
131958
3018
(Risate)
02:27
Biological muscle
is a true masterpiece of evolution.
is a true masterpiece of evolution.
49
135000
2976
Il tessuto muscolare biologico
è un vero capolavoro evolutivo.
è un vero capolavoro evolutivo.
02:30
It can heal after damage
50
138000
1559
Può rigenerarsi se danneggiato
02:31
and it's tightly integrated
with sensory neurons
with sensory neurons
51
139583
2435
ed è in costante scambio
con i neuroni sensoriali
con i neuroni sensoriali
02:34
for feedback on motion
and the environment.
and the environment.
52
142042
2125
sugli stimoli motori e ambientali.
Può contrarsi tanto velocemente
da sostenere il battito d'ali
da sostenere il battito d'ali
02:37
It can contract fast enough
to power the high-speed wings
to power the high-speed wings
53
145083
2893
02:40
of a hummingbird;
54
148000
1268
di un colibrì;
02:41
it can grow strong enough
to move an elephant;
to move an elephant;
55
149292
2684
può essere tanto forte
da muovere un elefante;
da muovere un elefante;
02:44
and it's adaptable enough
to be used in the extremely versatile arms
to be used in the extremely versatile arms
56
152000
3559
ed è ciò che rende
tanto versatili e malleabili i tentacoli
tanto versatili e malleabili i tentacoli
02:47
of an octopus,
57
155583
1310
di un polipo,
02:48
an animal that can squeeze
its entire body through tiny holes.
its entire body through tiny holes.
58
156917
3333
un animale che può restringersi tanto
da passare in un piccolo foro.
da passare in un piccolo foro.
02:53
Actuators are for robots
what muscles are for animals:
what muscles are for animals:
59
161250
3893
Gli attuatori sono per i robot
quello che i muscoli sono per gli animali:
quello che i muscoli sono per gli animali:
02:57
key components of the body
60
165167
1851
componenti essenziali del corpo
02:59
that enable movement
and interaction with the world.
and interaction with the world.
61
167042
2541
che permettono il movimento
e l'interazione con il mondo esterno.
e l'interazione con il mondo esterno.
03:02
So if we could build soft actuators,
62
170667
2476
Se potessimo costruire attuatori morbidi,
03:05
or artificial muscles,
63
173167
1434
o muscoli artificiali,
03:06
that are as versatile, adaptable
64
174625
1601
che siano versatili, flessibili
03:08
and could have the same performance
as the real thing,
as the real thing,
65
176250
2559
e con le stesse prestazioni
di quelli reali,
di quelli reali,
potremmo costruire
quasi ogni tipo di robot
quasi ogni tipo di robot
03:10
we could build almost any type of robot
66
178833
1935
03:12
for almost any type of use.
67
180792
1375
per quasi ogni tipo di compito.
03:15
Not surprisingly,
people have tried for many decades
people have tried for many decades
68
183167
3184
Non a caso, sono ormai decenni
che si cerca il modo
che si cerca il modo
03:18
to replicate the astonishing
capabilities of muscle,
capabilities of muscle,
69
186375
2893
di ricreare le incredibili
capacità dei muscoli,
capacità dei muscoli,
03:21
but it's been really hard.
70
189292
1333
ma non è un'impresa facile.
03:24
About 10 years ago,
71
192583
1476
Circa 10 anni fa,
03:26
when I did my PhD back in Austria,
72
194083
2726
quando ho conseguito
il dottorato in Austria,
il dottorato in Austria,
03:28
my colleagues and I rediscovered
73
196833
2101
io e i miei colleghi abbiamo riscoperto
03:30
what is likely one of the very first
publications on artificial muscle,
publications on artificial muscle,
74
198958
4143
quella che è probabilmente la prima
pubblicazione sui muscoli artificiali,
pubblicazione sui muscoli artificiali,
03:35
published in 1880.
75
203125
1851
datata 1880.
03:37
"On the shape and volume changes
of dielectric bodies
of dielectric bodies
76
205000
3143
"Sui mutamenti di forma e di volume
dei corpi dielettrici
dei corpi dielettrici
03:40
caused by electricity,"
77
208167
1517
causati dall'elettricità",
03:41
published by German physicist
Wilhelm Röntgen.
Wilhelm Röntgen.
78
209708
3101
pubblicato dal fisico tedesco
Wilhelm Röntgen.
Wilhelm Röntgen.
03:44
Most of you know him
as the discoverer of the X-ray.
as the discoverer of the X-ray.
79
212833
3042
Molti di voi lo conosceranno
come lo scopritore dei raggi X.
come lo scopritore dei raggi X.
Seguendo le sue istruzioni,
abbiamo preso un paio di aghi.
abbiamo preso un paio di aghi.
03:49
Following his instructions,
we used a pair of needles.
we used a pair of needles.
80
217292
2559
03:51
We connected it to a high-voltage source,
81
219875
1954
Li abbiamo connessi all'alta tensione
03:53
and we placed it near
a transparent piece of rubber
a transparent piece of rubber
82
221833
2476
e avvicinati a un foglio
di gomma trasparente
di gomma trasparente
03:56
that was prestretched
onto a plastic frame.
onto a plastic frame.
83
224313
2084
disteso su un'armatura di plastica.
03:59
When we switched on the voltage,
84
227333
1685
Azionando la corrente
04:01
the rubber deformed,
85
229042
1309
la gomma si deforma,
04:02
and just like our biceps flexes our arm,
86
230375
3184
e proprio come i bicipiti
fanno flettere le nostre braccia,
fanno flettere le nostre braccia,
04:05
the rubber flexed the plastic frame.
87
233583
2643
la gomma fa flettere
l'armatura di plastica.
l'armatura di plastica.
04:08
It looks like magic.
88
236250
1309
Sembra un trucco di magia.
04:09
The needles don't even touch the rubber.
89
237583
2351
Gli aghi non toccano mai la gomma.
04:11
Now, having two such needles
is not a practical way
is not a practical way
90
239958
2518
L'uso di questi aghi
non è un sistema pratico
non è un sistema pratico
04:14
of operating artificial muscles,
91
242500
2143
per azionare i muscoli artificiali,
04:16
but this amazing experiment
got me hooked on the topic.
got me hooked on the topic.
92
244667
3142
ma questo bellissimo esperimento
ha stimolato la mia curiosità.
ha stimolato la mia curiosità.
04:19
I wanted to create new ways
to build artificial muscles
to build artificial muscles
93
247833
3018
Volevo inventare nuovi modi
di costruire muscoli artificiali
di costruire muscoli artificiali
04:22
that would work well
for real-world applications.
for real-world applications.
94
250875
2809
che avessero delle applicazioni pratiche.
04:25
For the next years, I worked
on a number of different technologies
on a number of different technologies
95
253708
3726
Negli anni seguenti ho lavorato
a diverse nuove tecnologie,
a diverse nuove tecnologie,
04:29
that all showed promise,
96
257458
1309
tutte promettenti,
04:30
but they all had remaining challenges
that are hard to overcome.
that are hard to overcome.
97
258791
3042
ma tutte con ostacoli persistenti,
difficili da superare.
difficili da superare.
04:34
In 2015,
98
262833
1601
Nel 2015,
nel mio nuovo laboratorio alla CU Boulder,
04:36
when I started my own lab at CU Boulder,
99
264458
2393
04:38
I wanted to try an entirely new idea.
100
266875
2226
ho voluto provare
qualcosa di totalmente nuovo.
qualcosa di totalmente nuovo.
04:41
I wanted to combine
the high speed and efficiency
the high speed and efficiency
101
269125
2893
Volevo combinare
la velocità e l'efficienza
la velocità e l'efficienza
04:44
of electrically driven actuators
102
272042
1976
degli attuatori elettrici
04:46
with the versatility
of soft, fluidic actuators.
of soft, fluidic actuators.
103
274042
2750
con la versatilità degli attuatori morbidi
a sistema fluido.
a sistema fluido.
04:49
Therefore, I thought,
104
277458
1310
Perciò ho pensato,
04:50
maybe I can try using
really old science in a new way.
really old science in a new way.
105
278792
3351
forse posso trovare un modo nuovo
di utilizzare vecchie scoperte.
di utilizzare vecchie scoperte.
04:54
The diagram you see here
106
282167
1767
Il diagramma che vedete
04:55
shows an effect called Maxwell stress.
107
283958
2560
mostra un effetto chiamato
"stress di Maxwell".
"stress di Maxwell".
04:58
When you take two metal plates
108
286542
1476
Se prendete due lastre di metallo,
05:00
and place them in a container
filled with oil,
filled with oil,
109
288042
2184
le mettete in un contenitore con dell'olio
05:02
and then switch on a voltage,
110
290250
1643
e le fate attraversare dalla corrente,
05:03
the Maxwell stress forces the oil
up in between the two plates,
up in between the two plates,
111
291917
3934
lo stress di Maxwell fa sì che l'olio
tra le due lastre salga,
tra le due lastre salga,
proprio come vedete qui.
05:07
and that's what you see here.
112
295875
1476
05:09
So the key idea was,
113
297375
1351
L'idea di base era,
05:10
can we use this effect to push around oil
114
298750
2934
possiamo sfruttare questo effetto
per spingere dell'olio
per spingere dell'olio
05:13
contained in soft stretchy structures?
115
301708
2810
all'interno di strutture
morbide e malleabili?
morbide e malleabili?
05:16
And indeed, this worked surprisingly well,
116
304542
2351
La cosa ebbe un successo sorprendente,
05:18
quite honestly,
much better than I expected.
much better than I expected.
117
306917
2684
molto più di quanto mi aspettassi,
a dire il vero.
a dire il vero.
05:21
Together with my
outstanding team of students,
outstanding team of students,
118
309625
2184
Insieme al mio eccezionale
gruppo di studenti,
gruppo di studenti,
05:23
we used this idea as a starting point
119
311833
1893
siamo partiti da questa idea
05:25
to develop a new technology
called HASEL artificial muscles.
called HASEL artificial muscles.
120
313750
4143
per sviluppare una nuova tecnologia
chiamata "muscoli artificiali HASEL".
chiamata "muscoli artificiali HASEL".
05:29
HASELs are gentle enough
to pick up a raspberry
to pick up a raspberry
121
317917
3101
Gli HASEL possono essere tanto delicati
da raccogliere una fragola
da raccogliere una fragola
05:33
without damaging it.
122
321042
1291
senza danneggiarla.
05:36
They can expand and contract
like real muscle.
like real muscle.
123
324542
3208
Possono espandersi e contrarsi
come dei veri muscoli.
come dei veri muscoli.
05:41
And they can be operated
faster than the real thing.
faster than the real thing.
124
329625
2458
E possono essere azionati
più velocemente di quelli reali.
più velocemente di quelli reali.
05:44
They can also be scaled up
to deliver large forces.
to deliver large forces.
125
332958
2643
Possono essere potenziati
fino a produrre forze notevoli.
fino a produrre forze notevoli.
05:47
Here you see them lifting
a gallon filled with water.
a gallon filled with water.
126
335625
3351
Qui li vedete sollevare
quattro litri di acqua.
quattro litri di acqua.
05:51
They can be used to drive a robotic arm,
127
339000
1934
Possono azionare un braccio robotico,
05:52
and they can even
self-sense their position.
self-sense their position.
128
340958
2084
e possono anche rilevare
la propria posizione.
la propria posizione.
05:57
HASELs can be used
for very precise movement,
for very precise movement,
129
345292
2708
Gli HASEL possono eseguire
movimenti molto precisi,
movimenti molto precisi,
06:01
but they can also deliver
very fluidic, muscle-like movement
very fluidic, muscle-like movement
130
349292
2851
ma anche movimenti fluidi,
simili a quelli muscolari,
simili a quelli muscolari,
06:04
and bursts of power
to shoot up a ball into the air.
to shoot up a ball into the air.
131
352167
2875
e moti esplosivi capaci
di lanciare una pallina in aria.
di lanciare una pallina in aria.
06:09
When submerged in oil,
132
357375
1583
Una volta immersi nell'olio,
06:12
HASEL artificial muscles
can be made invisible.
can be made invisible.
133
360667
3541
i muscoli artificiali HASEL
sono completamente invisibili.
sono completamente invisibili.
06:19
So how do HASEL artificial muscles work?
134
367875
1917
Come funzionano i muscoli HASEL?
06:22
You might be surprised.
135
370542
1684
La cosa potrà sorprendervi,
06:24
They're based on very inexpensive,
easily available materials.
easily available materials.
136
372250
3184
ma si basano su materiali
poco costosi e facilmente reperibili.
poco costosi e facilmente reperibili.
06:27
You can even try, and I recommend it,
137
375458
2268
Vi consiglio anzi di tentare
06:29
the main principle at home.
138
377750
1333
questo esperimento casalingo.
06:31
Take a few Ziploc bags
and fill them with olive oil.
and fill them with olive oil.
139
379875
2768
Riempite di olio d'oliva
alcune buste per alimenti.
alcune buste per alimenti.
06:34
Try to push out air bubbles
as much as you can.
as much as you can.
140
382667
2208
Cercate di evitare le bolle d'aria.
06:37
Now take a glass plate
and place it on one side of the bag.
and place it on one side of the bag.
141
385583
3101
Ora appoggiate una lastra di vetro
a un lato della busta.
a un lato della busta.
06:40
When you press down,
you see the bag contract.
you see the bag contract.
142
388708
2209
Se la premete, vedrete
che la busta si contrae.
che la busta si contrae.
06:43
Now the amount of contraction
is easy to control.
is easy to control.
143
391792
2666
L'intensità della contrazione
non è difficile da controllare.
non è difficile da controllare.
06:47
When you take a small weight,
you get a small contraction.
you get a small contraction.
144
395167
2809
A un peso leggero
corrisponde una contrazione minima.
corrisponde una contrazione minima.
06:50
With a medium weight,
we get a medium contraction.
we get a medium contraction.
145
398000
3125
Se usate un peso medio,
ottenete una media contrazione.
ottenete una media contrazione.
06:54
And with a large weight,
you get a large contraction.
you get a large contraction.
146
402125
2893
E con un grosso peso
ottenete una grande contrazione.
ottenete una grande contrazione.
06:57
Now for HASELs, the only change
is to replace the force of your hand
is to replace the force of your hand
147
405042
3434
Con gli HASEL, l'unica differenza
è che alla pressione della vostra mano
è che alla pressione della vostra mano
07:00
or the weight with an electrical force.
148
408500
3018
o del peso, si sostituisce
una forza elettrica.
una forza elettrica.
07:03
HASEL stands for "hydraulically amplified
self-healing electrostatic actuators."
self-healing electrostatic actuators."
149
411542
5351
HASEL sta per "Attuatori Elettrostatici
Autoriparanti a Amplificazione Idraulica".
Autoriparanti a Amplificazione Idraulica".
07:08
Here you see a geometry
called Peano-HASEL actuators,
called Peano-HASEL actuators,
150
416917
3184
Qui vedete lo schema di quello
che chiamiamo Attuatore Peano-HASEL,
che chiamiamo Attuatore Peano-HASEL,
07:12
one of many possible designs.
151
420125
2292
uno dei molti design possibili.
07:15
Again, you take a flexible polymer
such as our Ziploc bag,
such as our Ziploc bag,
152
423083
3601
Anche qui usiamo un polimero flessibile,
come la nostra busta per alimenti,
come la nostra busta per alimenti,
07:18
you fill it with an insulating liquid,
such as olive oil,
such as olive oil,
153
426708
2935
riempito di liquido isolante,
come l'olio d'oliva,
come l'olio d'oliva,
07:21
and now, instead of the glass plate,
154
429667
1767
ma al posto della lastra di vetro
07:23
you place an electrical conductor
on one side of the pouch.
on one side of the pouch.
155
431458
2792
applichiamo un conduttore elettrico
a un lato della tasca.
a un lato della tasca.
07:26
To create something
that looks more like a muscle fiber,
that looks more like a muscle fiber,
156
434958
2643
Per renderlo ancora più simile
alle fibre muscolari,
alle fibre muscolari,
07:29
you can connect a few pouches together
157
437625
1976
possiamo unire insieme più tasche
07:31
and attached a weight on one side.
158
439625
2143
e applicare un peso all'estremità.
07:33
Next, we apply voltage.
159
441792
1375
Ora azioniamo la corrente.
07:36
Now, the electric field
starts acting on the liquid.
starts acting on the liquid.
160
444083
3310
Il campo elettrico inizia
ad agire sul liquido.
ad agire sul liquido.
07:39
It displaces the liquid,
161
447417
1684
Il liquido viene trasferito,
07:41
and it forces the muscle to contract.
162
449125
2000
cosa che costringe il muscolo a contrarsi.
07:44
Here you see a completed
Peano-HASEL actuator
Peano-HASEL actuator
163
452708
2476
Qui vedete un attuatore
Peano-HASEL in funzione,
Peano-HASEL in funzione,
07:47
and how it expands and contracts
when voltage is applied.
when voltage is applied.
164
455208
3893
e il modo in cui si espande e contrae
quando applichiamo una corrente.
quando applichiamo una corrente.
07:51
Viewed from the side,
165
459125
1309
Osservando di lato,
07:52
you can really see those pouches
take a more cylindrical shape,
take a more cylindrical shape,
166
460458
3226
potete vedere come le tasche assumano
una forma cilindrica,
una forma cilindrica,
07:55
such as we saw with the Ziploc bags.
167
463708
1792
proprio come le nostre buste per alimenti.
07:58
We can also place a few
such muscle fibers next to each other
such muscle fibers next to each other
168
466500
3226
Possiamo anche saldare tra loro
alcune di queste fibre muscolari
alcune di queste fibre muscolari
08:01
to create something that looks
even more like a muscle
even more like a muscle
169
469750
2559
e renderle ancora più simili
a un vero muscolo
a un vero muscolo
08:04
that also contracts and expands
in cross section.
in cross section.
170
472333
2435
che si contrae ed espande
anche trasversalmente.
anche trasversalmente.
08:06
These HASELs here are lifting a weight
that's about 200 times heavier
that's about 200 times heavier
171
474792
3351
Gli HASEL che vedete stanno sollevando
un carico 200 volte superiore
un carico 200 volte superiore
08:10
than their own weight.
172
478167
1291
al loro peso.
08:12
Here you see one of our newest designs,
called quadrant donut HASELs
called quadrant donut HASELs
173
480667
3476
Qui vedete uno dei nostri progetti
più recenti, lo HASEL a ciambella,
più recenti, lo HASEL a ciambella,
08:16
and how they expand and contract.
174
484167
1601
mentre si contrae ed espande.
08:17
They can be operated incredibly fast,
reaching superhuman speeds.
reaching superhuman speeds.
175
485792
3083
Possono raggiungere velocità estreme,
superiori a quelle umane.
superiori a quelle umane.
08:23
They are even powerful enough
to jump off the ground.
to jump off the ground.
176
491333
2976
Sono tanto potenti
da poter addirittura saltare.
da poter addirittura saltare.
08:26
(Laughter)
177
494333
1334
(Risate)
08:28
Overall, HASELs show promise
to become the first technology
to become the first technology
178
496917
3517
In definitiva, HASEL potrebbe essere
la prima tecnologia
la prima tecnologia
08:32
that matches or exceeds the performance
of biological muscle
of biological muscle
179
500458
3518
capace di superare le performance
dei muscoli biologici
dei muscoli biologici
08:36
while being compatible
with large-scale manufacturing.
with large-scale manufacturing.
180
504000
3143
compatibile con una produzione
su larga scala.
su larga scala.
08:39
This is also a very young technology.
We are just getting started.
We are just getting started.
181
507167
3142
Inoltre è una tecnologia giovane.
Siamo solo agli inizi.
Siamo solo agli inizi.
08:42
We have many ideas how to
drastically improve performance,
drastically improve performance,
182
510333
2768
Abbiamo molte idee su come
migliorare le prestazioni,
migliorare le prestazioni,
08:45
using new materials and new designs
to reach a level of performance
to reach a level of performance
183
513125
3851
con nuovi materiali e progetti,
per raggiungere livelli di performance
per raggiungere livelli di performance
08:49
beyond biological muscle and also beyond
traditional rigid electric motors.
traditional rigid electric motors.
184
517000
4332
superiori al muscolo biologico
e anche al motore elettrico rigido.
e anche al motore elettrico rigido.
08:54
Moving towards more complex designs
of HASEL for bio-inspired robotics,
of HASEL for bio-inspired robotics,
185
522250
3393
Come esempio di un design più complesso
di bio-robotica con HASEL,
di bio-robotica con HASEL,
08:57
here you see our artificial scorpion
186
525667
1767
qui vedete uno scorpione artificiale
08:59
that can use its tail to hunt prey,
187
527458
1726
che usa la coda per cacciare,
09:01
in this case, a rubber balloon.
188
529208
1518
in questo caso un palloncino.
09:02
(Laughter)
189
530750
1643
(Risate)
09:04
Going back to our initial inspiration,
190
532417
2101
Tornando alla nostra ispirazione iniziale,
09:06
the versatility of octopus arms
and elephant trunks,
and elephant trunks,
191
534542
2809
la versatilità di tentacoli e proboscidi,
09:09
we are now able to build
soft continuum actuators
soft continuum actuators
192
537375
2768
ora siamo in grado di creare
attuatori a continuum fluido,
attuatori a continuum fluido,
09:12
that come closer and closer
to the capabilities of the real thing.
to the capabilities of the real thing.
193
540167
3125
che si avvicinano sempre di più
alle capacità dei modelli reali.
alle capacità dei modelli reali.
Quello che mi entusiasma di più
sono le applicazioni pratiche
sono le applicazioni pratiche
09:17
I am most excited
about the practical applications
about the practical applications
194
545833
2893
09:20
of HASEL artificial muscles.
195
548750
1809
dei muscoli artificiali HASEL.
09:22
They'll enable soft robotic devices
196
550583
2393
Permettono la costruzione
di dispositivi morbidi,
di dispositivi morbidi,
09:25
that can improve the quality of life.
197
553000
2351
capaci di migliorare
la vita delle persone.
la vita delle persone.
09:27
Soft robotics will enable a new generation
of more lifelike prosthetics
of more lifelike prosthetics
198
555375
3809
La robotica morbida renderà possibile
la creazione di protesi più naturali
la creazione di protesi più naturali
09:31
for people who have lost
parts of their bodies.
parts of their bodies.
199
559208
2226
per le persone che hanno
subito amputazioni.
subito amputazioni.
09:33
Here you see some HASELs in my lab,
200
561458
1810
Questi sono HASEL del mio laboratorio
09:35
early testing,
driving a prosthetic finger.
driving a prosthetic finger.
201
563292
2583
che azionano un prototipo
di dito artificiale.
di dito artificiale.
09:39
One day, we may even merge
our bodies with robotic parts.
our bodies with robotic parts.
202
567542
3875
Un giorno potremo forse fondere
componenti robotiche con i nostri corpi.
componenti robotiche con i nostri corpi.
09:45
I know that sounds very scary at first.
203
573125
2125
So che a un primo impatto
può sembrare spaventoso.
può sembrare spaventoso.
09:48
But when I think about my grandparents
204
576917
1851
Ma poi penso ai miei nonni
09:50
and the way they become
more dependent on others
more dependent on others
205
578792
2934
e a come sono diventati
sempre più dipendenti dagli altri
sempre più dipendenti dagli altri
09:53
to perform simple everyday tasks
such as using the restroom alone,
such as using the restroom alone,
206
581750
4101
nello svolgere le azioni più semplici,
come andare in bagno da soli,
come andare in bagno da soli,
09:57
they often feel like
they're becoming a burden.
they're becoming a burden.
207
585875
2208
e al fatto che sentono
di essere diventati un peso.
di essere diventati un peso.
Con la robotica morbida, saremo in grado
di aumentare e restituire
di aumentare e restituire
10:00
With soft robotics, we will be able
to enhance and restore
to enhance and restore
208
588958
3268
10:04
agility and dexterity,
209
592250
1601
agilità e destrezza,
10:05
and thereby help older people
maintain autonomy
maintain autonomy
210
593875
2893
aiutando le persone
a mantenersi indipendenti
a mantenersi indipendenti
10:08
for longer parts of their lives.
211
596792
2267
fino in età avanzata.
10:11
Maybe we can call that
"robotics for antiaging"
"robotics for antiaging"
212
599083
2500
Potremmo chiamarla "robotica anti-età",
10:15
or even a next stage of human evolution.
213
603000
2458
o anche un nuovo stadio
dell'evoluzione umana.
dell'evoluzione umana.
10:19
Unlike their traditional
rigid counterparts,
rigid counterparts,
214
607083
2851
Al contrario delle loro
controparti rigide,
controparti rigide,
10:21
soft life-like robots will safely operate
near people and help us at home.
near people and help us at home.
215
609958
4875
i robot morbidi potranno operare in piena
sicurezza nelle case e tra le persone.
sicurezza nelle case e tra le persone.
10:27
Soft robotics is a very young field.
We're just getting started.
We're just getting started.
216
615667
3392
La robotica morbida è un settore giovane.
Siamo solo agli inizi.
Siamo solo agli inizi.
10:31
I hope that many young people
from many different backgrounds
from many different backgrounds
217
619083
3101
Spero che moltissimi giovani
dai settori più svariati
dai settori più svariati
10:34
join us on this exciting journey
218
622208
1851
si uniscano a noi in questo viaggio
10:36
and help shape the future of robotics
219
624083
2143
e ci aiutino a plasmare
la robotica del futuro
la robotica del futuro
10:38
by introducing new concepts
inspired by nature.
inspired by nature.
220
626250
2583
presentando idee nuove
ispirate ai modelli naturali.
ispirate ai modelli naturali.
10:42
If we do this right,
221
630708
1601
Se ci riusciremo,
10:44
we can improve the quality of life
222
632333
1768
miglioreremo la qualità della vita
10:46
for all of us.
223
634125
1309
di tutti noi.
10:47
Thank you.
224
635458
1268
Grazie.
10:48
(Applause)
225
636750
4167
(Applausi)
ABOUT THE SPEAKER
Christoph Keplinger - Roboticist, mechanical engineerChristoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots.
Why you should listen
Robots today rely on rigid components and electric motors that use metal and magnets, making them heavy, unsafe near humans, expensive and ill-suited for unpredictable environments. Nature, in contrast, makes extensive use of soft materials such as muscles and skin and has produced organisms that drastically outperform robots in terms of agility, dexterity and adaptability. Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, using an interdisciplinary approach that synergizes concepts from soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to introduce intelligent materials systems for a new generation of life-like robots.
A major theme of Keplinger's research is the development of new classes of actuators -- a key component of all robotic systems -- that replicate the sweeping success of biological muscle, a masterpiece of evolution. He is the principal inventor of HASEL artificial muscles, a new class of high-performance muscle-mimetic actuators for use in next-generation robots that replicate the vast capabilities of biological systems. In 2018 he cofounded Artimus Robotics to commercialize the technology.
Originally from Austria, Keplinger studied physics at the Johannes Kepler University Linz before moving to the US to research mechanics and chemistry at Harvard. He is an assistant professor of mechanical engineering and a fellow of the Materials Science and Engineering Program at the University of Colorado Boulder, where he leads a highly interdisciplinary research group that works on soft robotics, energy harvesting and functional polymers. His work has been published in Science Magazine, among others, and highlighted in popular outlets such as National Geographic. Keplinger he has received prestigious awards including a 2017 Packard Fellowship for Science and Engineering.
Christoph Keplinger | Speaker | TED.com