TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
사라 버그브라이터(Sarah Bergbreiter): 쌀알만한 크기의 로봇을 만드는 이유
Filmed:
Readability: 4.1
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개미와 같은 곤충의 몸과 움직임을 연구함으로써 사라 버그브라이터와 그녀의 팀은 매우 견고하고 작은 기계로 만들어진 기어다니는 것들을 만듭니다. 그런 다음에는 로켓도 답니다. 그들의 경이적인 초소형 로봇공학의 발전을 보시고 이렇게 작은 도우미들을 미래에 어떻게 쓸 지 세 가지 방법을 들어보십시오.
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
저와 제 학생들은
초소형 로봇을 연구합니다.
초소형 로봇을 연구합니다.
00:16
Now, you can think of these
as robotic versions
as robotic versions
1
4209
2217
이것을 보시면
여러분 모두에게 친숙한
여러분 모두에게 친숙한
00:18
of something that you're all
very familiar with: an ant.
very familiar with: an ant.
2
6426
3590
개미를 로봇으로 만들었구나
하고 생각하실 겁니다.
하고 생각하실 겁니다.
개미나 다른 곤충들이
이 정도 크기에서
이 정도 크기에서
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
대단한 일을 하는 걸 모두 압니다.
00:27
We've all seen a group of ants,
or some version of that,
or some version of that,
5
15012
3185
우리는 개미떼나 그런 곤충이
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
가령 소풍에서 감자칩을
들고 가는 걸 본적이 있습니다.
들고 가는 걸 본적이 있습니다.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
이런 개미를 만들 때
실제 어려움이 무엇일까요?
실제 어려움이 무엇일까요?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
먼저 개미의 능력을
같은 크기의 로봇에서
같은 크기의 로봇에서
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
어떻게 구현할 수 있을까요?
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
우선은 이렇게 작은 데도
어떻게 움직이게 할지를
알아내야 합니다.
알아내야 합니다.
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
00:48
We need mechanisms like legs
and efficient motors
and efficient motors
12
35923
2300
저희는 이동력을
유지하기 위한 다리나
유지하기 위한 다리나
효율적인 모터같은
장치가 필요합니다.
장치가 필요합니다.
00:50
in order to support that locomotion,
13
38223
1849
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
그리고 반지능적인 개미 로봇의
모든 부분이 함께 움직이도록
모든 부분이 함께 움직이도록
00:54
in order to pull everything together
in a semi-intelligent ant robot.
in a semi-intelligent ant robot.
15
42563
3962
센서, 동력, 통제력이 필요합니다.
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
마지막으로 이것을
제대로 작동하게 하려면
제대로 작동하게 하려면
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
좀더 큰 일을 할 수 있게
모든 부분들이 협력해야 합니다.
모든 부분들이 협력해야 합니다.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
이동성부터 시작하겠습니다.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
곤충은 놀랍게 잘 움직입니다.
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
UC버클리에서 온 영상입니다.
01:12
It shows a cockroach moving
over incredibly rough terrain
over incredibly rough terrain
21
60559
2783
바퀴벌레가 엄청나게 거친 지형을
넘어지지도 않고 움직이죠.
넘어지지도 않고 움직이죠.
01:15
without tipping over,
22
63342
1853
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
이게 가능한 것이 다리가
튼튼한 물질로 되어 있는데
튼튼한 물질로 되어 있는데
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
통상적으로 로봇과 부드러운 물질을
만들 때 쓰는 겁니다.
만들 때 쓰는 겁니다.
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
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
도약하기는 몸집이 작을 때
움직일 수 있는 놀라운 방법입니다.
움직일 수 있는 놀라운 방법입니다.
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
이 곤충들은 스프링에 에너지를 모으고
아주 재빨리 해방시켜
아주 재빨리 해방시켜
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
가령 물 밖으로 나오도록 도약하는데
필요한 높은 힘을 얻습니다.
필요한 높은 힘을 얻습니다.
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
제 연구실에서 얻은 큰 성과중 하나가
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
견고한 물질과 부드러운 물질을
01:44
in very, very small mechanisms.
31
92153
2214
극히 작은 장치로
조합하는 겁니다.
조합하는 겁니다.
01:46
So this jumping mechanism
is about four millimeters on a side,
is about four millimeters on a side,
32
94367
3165
이 도약 장치는 한 쪽이
4 밀리미터로 매우 작습니다.
4 밀리미터로 매우 작습니다.
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
여기서 딱딱한 물질은 실리콘이고
부드러운 것은 실리콘 고무입니다.
부드러운 것은 실리콘 고무입니다.
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
01:55
And the basic idea is that
we're going to compress this,
we're going to compress this,
35
103058
2895
기본 원리는 이것을 압축해서
01:58
store energy in the springs,
and then release it to jump.
and then release it to jump.
36
105953
2701
에너지를 스프링에 모으고
그 다음에 도약하도록 놓는 겁니다.
그 다음에 도약하도록 놓는 겁니다.
02:00
So there's no motors
on board this right now, no power.
on board this right now, no power.
37
108654
3383
여기에 모터나 동력은
지금 없습니다.
지금 없습니다.
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
이 행동은 제 연구실에서
"핀셋을 든 대학원생"이
가동합니다.(웃음)
가동합니다.(웃음)
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
다음 영상에서 보실 것인데,
이 친구가 엄청나게 잘 뜁니다.
이 친구가 엄청나게 잘 뜁니다.
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
02:14
So this is Aaron, the graduate student
in question, with the tweezers,
in question, with the tweezers,
42
122333
3614
핀셋을 든 바로
그 대학원생인 아론인데요
그 대학원생인 아론인데요
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
여기서 보시는
4밀리미터 크기의 장치가
4밀리미터 크기의 장치가
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
거의 40 센티미터 높이를 뜁니다.
거의 자기 길이의 100배죠.
거의 자기 길이의 100배죠.
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
그리고도 끄떡없습니다.
탁자에서 튕깁니다.
탁자에서 튕깁니다.
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
엄청나게 튼튼해서 우리가
분실하지만 않으면 매우 잘 견딥니다.
분실하지만 않으면 매우 잘 견딥니다.
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
너무 작으니까요. (웃음)
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
궁극적으로 저희는 여기에
모터를 달고 싶습니다.
모터를 달고 싶습니다.
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
최종적으로 작으면서 스스로
움직이는 로봇을 만들기 위해
움직이는 로봇을 만들기 위해
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
연구실에 밀리미터 크기의
모터 작업을 하는 학생이 있습니다.
모터 작업을 하는 학생이 있습니다.
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
이런 규모에서 움직이는
이동성을 살펴 보려면
이동성을 살펴 보려면
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
자석의 힘을 역이용하거나
그대로 사용합니다.
그대로 사용합니다.
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
초소형 로봇의 다리 부분이
어떤지 보이실 겁니다.
어떤지 보이실 겁니다.
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
실리콘 고무 관절이 보이시죠.
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
거기에 내장된 자석이 외부
자기장에 의해 움직이고 있습니다.
자기장에 의해 움직이고 있습니다.
02:56
by an external magnetic field.
57
163963
2303
02:58
So this leads to the robot
that I showed you earlier.
that I showed you earlier.
58
166266
2683
이것이 먼저 보여드린
로봇으로 이어집니다.
로봇으로 이어집니다.
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
이 로봇이 우리에게 알려주는
흥미로운 것은
흥미로운 것은
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
이런 규모에서 곤충이
움직이는 방식을 알도록 돕습니다.
움직이는 방식을 알도록 돕습니다.
03:07
We have a really good model
for how everything
for how everything
61
175117
2225
바퀴벌레에서 코끼리까지
어떻게 움직이는지
어떻게 움직이는지
03:09
from a cockroach up to an elephant moves.
62
177342
1962
보여주는 훌륭한 모형이 있습니다.
03:11
We all move in this
kind of bouncy way when we run.
kind of bouncy way when we run.
63
179304
2924
우리는 모두 뛸 때
약간 통통 튀면서 움직입니다.
약간 통통 튀면서 움직입니다.
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
제가 매우 작다면
제 발과 땅 사이의 힘이
제 발과 땅 사이의 힘이
03:18
are going to affect my locomotion
a lot more than my mass,
a lot more than my mass,
65
186513
2775
제 질량보다 더욱 이동성에
영향을 줄겁니다.
영향을 줄겁니다.
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
그것이 튀는 움직임을 일으키죠.
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
이 친구는 잘 하지 못했지만
03:25
but we do have slightly larger versions
that do run around.
that do run around.
68
193317
3075
뛰어 돌아다니는 약간
큰 형태를 만들었습니다.
큰 형태를 만들었습니다.
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
한 변이 1센티미터인
약 1입방센티미터 정도로
약 1입방센티미터 정도로
크기가 매우 작습니다.
03:32
and we've gotten this to run
about 10 body lengths per second,
about 10 body lengths per second,
70
200277
2902
이것을 1초에 10몸 길이만큼
뛰게 했습니다.
뛰게 했습니다.
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
그러니까 초당 10센티미터인거죠.
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
이렇게 작은 친구에겐
무척 빠른 겁니다.
무척 빠른 겁니다.
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
이건 제한적인 시험 단계이고요.
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
이것이 어떻게 작동하는지
생각하게 합니다.
생각하게 합니다.
3D 프린트 형태로도 이것을 만들어서
앞서 보신 것 같은 바퀴벌레같이
앞서 보신 것 같은 바퀴벌레같이
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
03:47
a lot like the cockroach
that you saw earlier.
that you saw earlier.
76
215781
3499
장애물도 넘을 수 있습니다.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
그러나 최종적으로 저희는
모든 것이 탑재된 로봇을 원합니다.
모든 것이 탑재된 로봇을 원합니다.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
감지, 동력, 통제, 움직임
전부 함께 말입니다.
전부 함께 말입니다.
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
모든 것이 생체와 관련될
필요는 없습니다.
필요는 없습니다.
04:00
So this robot's about
the size of a Tic Tac.
the size of a Tic Tac.
80
228765
3135
이 로봇은 틱택사탕 정도의 크기입니다.
04:04
And in this case, instead of magnets
or muscles to move this around,
or muscles to move this around,
81
231900
3949
이 경우에는 움직임을 위한
자석이나 근육대신에
자석이나 근육대신에
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
로켓을 씁니다.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
이것은 초소형의
강력한 물질입니다.
강력한 물질입니다.
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
매우 작은 화소로
만들 수 있습니다.
만들 수 있습니다.
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
이 화소 하나를
로봇 배 위에 두면
로봇 배 위에 두면
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
빛의 증가를 감지할 때
도약을 할 겁니다.
도약을 할 겁니다.
04:24
So the next video is one of my favorites.
87
252645
1973
다음 영상은 제가 가장
좋아하는 것인데요.
좋아하는 것인데요.
04:26
So you have this 300-milligram robot
88
254618
3040
300밀리그램 로봇이
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
공중에서 8센티미터를 뜁니다.
04:32
It's only four by four
by seven millimeters in size.
by seven millimeters in size.
90
260064
2910
크기가 겨우 7밀리미터
4륜구동 인데요.
4륜구동 인데요.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
동력이 들어오는 초기에
큰 번쩍임을 보실 겁니다.
큰 번쩍임을 보실 겁니다.
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
로봇이 공중에서 구릅니다.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
그래서 저렇게 번쩍이는 것인데
04:42
and you can see the robot
jumping up through the air.
jumping up through the air.
95
270139
3197
공중으로 로봇이
도약하는 게 보이실 겁니다.
도약하는 게 보이실 겁니다.
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
여기엔 한계 범위도 없고
이것에 연결된 줄도 없고,
이것에 연결된 줄도 없고,
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
모든 게 탑재되어 있어서
옆에 있는 책상 불빛을 켜면
반응하여 뜁니다.
반응하여 뜁니다.
04:51
to the student just flicking on
a desk lamp next to it.
a desk lamp next to it.
98
278862
4381
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
여러분은 아마 우리가
이런 크기에서 뛰고, 기고,
이런 크기에서 뛰고, 기고,
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
도약하고, 구르는 로봇들을 가지고
온갖 신나는 일을 하겠구나 하시겠지만
온갖 신나는 일을 하겠구나 하시겠지만
05:03
Imagine the rubble that you get after
a natural disaster like an earthquake.
a natural disaster like an earthquake.
101
291604
3790
지진같은 자연재해 후에
잔해들이 있다고 상상해 보십시오.
잔해들이 있다고 상상해 보십시오.
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
이 작은 로봇들이
생존자를 찾기 위해
생존자를 찾기 위해
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
그 잔해 속을 돌아다니는 겁니다.
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
아니면 교량이 안전한지
이 로봇이 돌아다니면서
이 로봇이 돌아다니면서
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
검사하는 것을 상상해 보세요.
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
이런 붕괴사고가
일어나지 않도록 말입니다
일어나지 않도록 말입니다
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
미네폴리스 외곽에서
2007년에 벌어졌죠.
2007년에 벌어졌죠.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
여러분의 혈액 속을 돌아 다니는
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
로봇이 있다면 어떻겠습니까.
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
그렇죠? 아이작 아시모프의
"환상적인 여행"인 겁니다.
"환상적인 여행"인 겁니다.
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
아예 절개수술을 할 필요가 없죠.
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
건축방식을 혁신적으로
바꿀 수도 있습니다.
바꿀 수도 있습니다.
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
만약 흰개미 무리처럼 작업할 수 있는
작은 로봇이 있다면
작은 로봇이 있다면
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
8미터짜리 둔덕을 지을 수 있는데
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
아프리카나 호주의 다른 종류의
흰개미 무리가 사는 통풍이 잘 되는
흰개미 무리가 사는 통풍이 잘 되는
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
아파트를 짓는 것이지요.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
이 소형로봇을 가지고
할 수 있는 가능성들을
할 수 있는 가능성들을
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
여러분께 보여드렸는데요.
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
갈 길이 멀긴 하지만
발전해 오고 있습니다.
발전해 오고 있습니다.
05:58
and hopefully some of you
can contribute to that destination.
can contribute to that destination.
120
346561
2858
여러분도 그 최종성과에
공헌하실 수 있길 바랍니다.
공헌하실 수 있길 바랍니다.
06:01
Thanks very much.
121
349419
1768
대단히 감사합니다.
(박수)(환호)
06:03
(Applause)
122
351187
2204
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