TEDxMileHigh
Christoph Keplinger: The artificial muscles that will power robots of the future
Christoph Keplinger: De kunstmatige spieren die de robots van de toekomst zullen aandrijven
Filmed:
Readability: 5.1
452,936 views
Robothersenen worden steeds slimmer, maar hun lichamen zijn vaak nog lomp en onhandig. Mechanisch ingenieur Christoph Keplinger ontwerpt een nieuwe generatie van zachte, beweeglijke robots geïnspireerd op een meesterwerk van de evolutie: biologische spieren. Bekijk hoe deze 'kunstmatige spieren' uitzetten en samentrekken net zoals het echte werk, en zie hoe ze bovennatuurlijke snelheden bereiken -- en kom te weten hoe ze protheses zouden kunnen aandrijven die sterker en efficiënter zijn dan menselijke ledematen.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
In 2015, 25 teams from around the world
0
1125
3893
In 2015 streden 25 teams
van over de hele wereld tegen elkaar
van over de hele wereld tegen elkaar
00:17
competed to build robots
for disaster response
for disaster response
1
5042
2726
om een robot te bouwen voor noodhulp
00:19
that could perform a number of tasks,
2
7792
1851
die een aantal taken kon uitvoeren,
00:21
such as using a power tool,
3
9667
1642
zoals gebruiken van gereedschap,
00:23
working on uneven terrain
4
11333
1685
werken op ongelijk terrein
00:25
and driving a car.
5
13042
1250
en autorijden.
00:27
That all sounds impressive, and it is,
6
15292
2041
Dat klinkt indrukwekkend
en dat is het ook.
en dat is het ook.
Kijk eens naar het lichaam
van de winnende robot, HUBO.
van de winnende robot, HUBO.
00:30
but look at the body
of the winning robot, HUBO.
of the winning robot, HUBO.
7
18458
2792
00:34
Here, HUBO is trying to get out of a car,
8
22208
2310
Hier probeert HUBO
uit een auto te stappen.
uit een auto te stappen.
00:36
and keep in mind,
9
24542
1726
Hou wel in gedachten
00:38
the video is sped up three times.
10
26292
1767
dat de video drie keer versneld is.
00:40
(Laughter)
11
28083
3625
(Gelach)
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, van team KAIST uit Korea,
is een geavanceerde robot
is een geavanceerde robot
met indrukwekkende vaardigheden,
00:47
with impressive capabilities,
13
35750
1768
00:49
but this body doesn't look
all that different
all that different
14
37542
2142
maar het lijf ziet er niet heel anders uit
dan dat van robots
van tientallen jaren geleden.
van tientallen jaren geleden.
00:51
from robots we've seen a few decades ago.
15
39708
1953
00:54
If you look at the other robots
in the competition,
in the competition,
16
42625
2417
Als je de andere robots
in de wedstrijd bekijkt,
in de wedstrijd bekijkt,
zie je dat hun bewegingen
nog steeds robotachtig zijn.
nog steeds robotachtig zijn.
00:58
their movements also still look,
well, very robotic.
well, very robotic.
17
46000
3101
01:01
Their bodies are complex
mechanical structures
mechanical structures
18
49125
2226
Het zijn complexe mechanische constructies
01:03
using rigid materials
19
51375
1601
van stugge materialen
zoals metaal en traditionele
stugge elektrische motoren.
stugge elektrische motoren.
01:05
such as metal and traditional
rigid electric motors.
rigid electric motors.
20
53000
3601
01:08
They certainly weren't designed
21
56625
1601
Ze zijn zeker niet ontworpen
om goedkoop te zijn,
veilig in de buurt van mensen
veilig in de buurt van mensen
01:10
to be low-cost, safe near people
22
58250
3059
en zich aan te passen
aan onvoorspelbare uitdagingen.
aan onvoorspelbare uitdagingen.
01:13
and adaptable to unpredictable challenges.
23
61333
2851
We hebben vooruitgang geboekt
met de hersenen van robots,
met de hersenen van robots,
01:16
We've made good progress
with the brains of robots,
with the brains of robots,
24
64208
2768
01:19
but their bodies are still primitive.
25
67000
1792
maar hun lichamen zijn nog primitief.
01:22
This is my daughter Nadia.
26
70625
2018
Dit is mijn dochter Nadia.
01:24
She's only five years old
27
72667
1726
Ze is nog maar vijf jaar oud
01:26
and she can get out of the car
way faster than HUBO.
way faster than HUBO.
28
74417
2476
en ze kan veel sneller
uit de auto stappen dan HUBO.
uit de auto stappen dan HUBO.
01:28
(Laughter)
29
76917
1767
(Gelach)
Ze kan ook gemakkelijk
op het klimrek spelen,
op het klimrek spelen,
01:30
She can also swing around
on monkey bars with ease,
on monkey bars with ease,
30
78708
2393
veel beter dan elke moderne
mensachtige robot.
mensachtige robot.
01:33
much better than any current
human-like robot could do.
human-like robot could do.
31
81125
3143
01:36
In contrast to HUBO,
32
84292
1351
In tegenstelling tot HUBO
maakt het menselijk lichaam veel gebruik
van zachte en vervormbare materialen,
van zachte en vervormbare materialen,
01:37
the human body makes extensive use
of soft and deformable materials
of soft and deformable materials
33
85667
3726
zoals spieren en huid.
01:41
such as muscle and skin.
34
89417
1934
We hebben een nieuwe generatie
robotlichamen nodig,
robotlichamen nodig,
01:43
We need a new generation of robot bodies
35
91375
2351
01:45
that is inspired by the elegance,
efficiency and by the soft materials
efficiency and by the soft materials
36
93750
4101
geïnspireerd door de elegantie,
efficiëntie en zachte materialen
efficiëntie en zachte materialen
01:49
of the designs found in nature.
37
97875
1542
van de ontwerpen van de natuur.
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
Dit is het basisconcept
van een nieuw onderzoeksgebied
van een nieuw onderzoeksgebied
01:56
called soft robotics.
39
104542
1934
genaamd zachte robotica.
01:58
My research group
and collaborators around the world
and collaborators around the world
40
106500
2893
Mijn onderzoeksgroep en medewerkers
van over de hele wereld
van over de hele wereld
02:01
are using soft components
inspired by muscle and skin
inspired by muscle and skin
41
109417
3642
gebruiken zachte componenten
geïnspireerd door spieren en huid
geïnspireerd door spieren en huid
om robots te bouwen
die lenig en behendig zijn,
die lenig en behendig zijn,
02:05
to build robots with agility and dexterity
42
113083
2810
02:07
that comes closer and closer
43
115917
1642
die steeds dichter komen
bij de verbazingwekkende vaardigheden
van de organismen in de natuur.
van de organismen in de natuur.
02:09
to the astonishing capabilities
of the organisms found in nature.
of the organisms found in nature.
44
117583
3292
Ik heb me altijd bijzonder
laten inspireren door biologische spieren.
laten inspireren door biologische spieren.
02:14
I've always been particularly inspired
by biological muscle.
by biological muscle.
45
122458
3685
Dat is niet verrassend.
02:18
Now, that's not surprising.
46
126167
2142
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
Ik kom uit Oostenrijk en ik weet
dat ik klink als Arnie, de Terminator.
dat ik klink als Arnie, de Terminator.
02:23
(Laughter)
48
131958
3018
(Gelach)
02:27
Biological muscle
is a true masterpiece of evolution.
is a true masterpiece of evolution.
49
135000
2976
Biologische spieren zijn
een waar meesterwerk van de evolutie.
een waar meesterwerk van de evolutie.
02:30
It can heal after damage
50
138000
1559
Ze kunnen genezen van schade
en zijn nauw geïntegreerd
met zintuiglijke neuronen
met zintuiglijke neuronen
02:31
and it's tightly integrated
with sensory neurons
with sensory neurons
51
139583
2435
02:34
for feedback on motion
and the environment.
and the environment.
52
142042
2125
voor terugkoppeling
op beweging en de omgeving.
op beweging en de omgeving.
Ze kunnen snel genoeg samentrekken
02:37
It can contract fast enough
to power the high-speed wings
to power the high-speed wings
53
145083
2893
om de snelle vleugels
van een kolibrie aan te drijven;
van een kolibrie aan te drijven;
02:40
of a hummingbird;
54
148000
1268
ze kunnen sterk genoeg worden
om een olifant te bewegen;
om een olifant te bewegen;
02:41
it can grow strong enough
to move an elephant;
to move an elephant;
55
149292
2684
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
en ze zijn aanpasbaar genoeg
voor de extreem veelzijdige armen
voor de extreem veelzijdige armen
van een octopus,
02:47
of an octopus,
57
155583
1310
een dier dat zijn gehele lichaam
door kleine gaatjes kan persen.
door kleine gaatjes kan persen.
02:48
an animal that can squeeze
its entire body through tiny holes.
its entire body through tiny holes.
58
156917
3333
02:53
Actuators are for robots
what muscles are for animals:
what muscles are for animals:
59
161250
3893
Aandrijvers zijn voor robots
wat spieren zijn voor dieren:
wat spieren zijn voor dieren:
02:57
key components of the body
60
165167
1851
essentiële onderdelen van het lichaam
02:59
that enable movement
and interaction with the world.
and interaction with the world.
61
167042
2541
die beweging en interactie
met de wereld mogelijk maken.
met de wereld mogelijk maken.
03:02
So if we could build soft actuators,
62
170667
2476
Als we zachte aandrijvers konden maken
03:05
or artificial muscles,
63
173167
1434
van kunstmatige spieren,
net zo veelzijdig en aanpasbaar,
03:06
that are as versatile, adaptable
64
174625
1601
en die dezelfde prestaties leveren
als het echte werk,
als het echte werk,
03:08
and could have the same performance
as the real thing,
as the real thing,
65
176250
2559
dan konden we bijna
elke soort robot bouwen
elke soort robot bouwen
03:10
we could build almost any type of robot
66
178833
1935
03:12
for almost any type of use.
67
180792
1375
voor bijna elk gebruiksdoel.
03:15
Not surprisingly,
people have tried for many decades
people have tried for many decades
68
183167
3184
Het is geen verrassing dat mensen
al tientallen jaren proberen
al tientallen jaren proberen
om de fantastische vaardigheden
van spieren na te maken,
van spieren na te maken,
03:18
to replicate the astonishing
capabilities of muscle,
capabilities of muscle,
69
186375
2893
03:21
but it's been really hard.
70
189292
1333
maar dat is erg moeilijk.
03:24
About 10 years ago,
71
192583
1476
Zo'n 10 jaar geleden,
03:26
when I did my PhD back in Austria,
72
194083
2726
toen ik in Oostenrijk
aan mijn proefschrift werkte,
aan mijn proefschrift werkte,
03:28
my colleagues and I rediscovered
73
196833
2101
ontdekten mijn collega's en ik opnieuw
03:30
what is likely one of the very first
publications on artificial muscle,
publications on artificial muscle,
74
198958
4143
waarschijnlijk een van de eerste
publicaties over kunstmatige spieren,
publicaties over kunstmatige spieren,
gepubliceerd in 1880.
03:35
published in 1880.
75
203125
1851
03:37
"On the shape and volume changes
of dielectric bodies
of dielectric bodies
76
205000
3143
'Over de veranderingen in vorm
en volume van diëlektrische lichamen
en volume van diëlektrische lichamen
veroorzaakt door elektriciteit',
03:40
caused by electricity,"
77
208167
1517
03:41
published by German physicist
Wilhelm Röntgen.
Wilhelm Röntgen.
78
209708
3101
gepubliceerd door de Duitse
natuurkundige Wilhelm Röntgen.
natuurkundige 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
De meesten kennen hem
als de ontdekker van de röntgenstraal.
als de ontdekker van de röntgenstraal.
Zijn instructies volgend,
gebruikten we een paar naalden,
gebruikten we een paar naalden,
03:49
Following his instructions,
we used a pair of needles.
we used a pair of needles.
80
217292
2559
verbonden deze met een hoogspanningsbron
03:51
We connected it to a high-voltage source,
81
219875
1954
en plaatsten het dichtbij
een doorzichtig stuk rubber,
een doorzichtig stuk rubber,
03:53
and we placed it near
a transparent piece of rubber
a transparent piece of rubber
82
221833
2476
03:56
that was prestretched
onto a plastic frame.
onto a plastic frame.
83
224313
2084
dat uitgerekt was over een plastic frame.
03:59
When we switched on the voltage,
84
227333
1685
Toen we de stroom aanzetten,
04:01
the rubber deformed,
85
229042
1309
vervormde het rubber.
04:02
and just like our biceps flexes our arm,
86
230375
3184
Net zoals onze biceps onze arm buigt,
04:05
the rubber flexed the plastic frame.
87
233583
2643
boog het rubber het plastic frame.
Het lijkt wel magie.
04:08
It looks like magic.
88
236250
1309
De naalden raken het rubber niet eens aan.
04:09
The needles don't even touch the rubber.
89
237583
2351
04:11
Now, having two such needles
is not a practical way
is not a practical way
90
239958
2518
Twee van die naalden
zijn geen handige manier
zijn geen handige manier
04:14
of operating artificial muscles,
91
242500
2143
om kunstmatige spieren aan te drijven,
04:16
but this amazing experiment
got me hooked on the topic.
got me hooked on the topic.
92
244667
3142
maar dit experiment zorgde
voor mijn interesse in het onderwerp.
voor mijn interesse in het onderwerp.
Ik wilde nieuwe manieren creëren
om kunstmatige spieren te maken
om kunstmatige spieren te maken
04:19
I wanted to create new ways
to build artificial muscles
to build artificial muscles
93
247833
3018
04:22
that would work well
for real-world applications.
for real-world applications.
94
250875
2809
die toegepast konden worden
in de echte wereld.
in de echte wereld.
04:25
For the next years, I worked
on a number of different technologies
on a number of different technologies
95
253708
3726
De jaren daarna werkte ik
aan verschillende technologieën
aan verschillende technologieën
die veelbelovend leken
04:29
that all showed promise,
96
257458
1309
maar allemaal problemen hadden
die moeilijk te overwinnen waren.
die moeilijk te overwinnen waren.
04:30
but they all had remaining challenges
that are hard to overcome.
that are hard to overcome.
97
258791
3042
04:34
In 2015,
98
262833
1601
In 2015,
toen ik begon met
mijn eigen lab in CU Boulder,
mijn eigen lab in 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
wilde ik een totaal nieuw idee proberen.
04:41
I wanted to combine
the high speed and efficiency
the high speed and efficiency
101
269125
2893
Ik wilde de hoge snelheid
en efficiëntie combineren
en efficiëntie combineren
04:44
of electrically driven actuators
102
272042
1976
van elektronisch aangedreven aandrijvers
04:46
with the versatility
of soft, fluidic actuators.
of soft, fluidic actuators.
103
274042
2750
met de veelzijdigheid
van zachte, vloeibare aandrijvers.
van zachte, vloeibare aandrijvers.
04:49
Therefore, I thought,
104
277458
1310
Daarom, dacht ik,
04:50
maybe I can try using
really old science in a new way.
really old science in a new way.
105
278792
3351
kan ik misschien hele oude wetenschap
op een nieuwe manier gebruiken.
op een nieuwe manier gebruiken.
04:54
The diagram you see here
106
282167
1767
Het diagram dat je hier ziet,
04:55
shows an effect called Maxwell stress.
107
283958
2560
laat een effect zien
genaamd Maxwellstress.
genaamd Maxwellstress.
Als je twee metalen platen neemt
04:58
When you take two metal plates
108
286542
1476
05:00
and place them in a container
filled with oil,
filled with oil,
109
288042
2184
en die in een bak gevuld met olie zet
05:02
and then switch on a voltage,
110
290250
1643
en daar dan stroom op zet,
05:03
the Maxwell stress forces the oil
up in between the two plates,
up in between the two plates,
111
291917
3934
forceert de Maxwellstress
de olie tussen de platen
de olie tussen de platen
05:07
and that's what you see here.
112
295875
1476
zoals je hier kan zien.
Het basisconcept was:
05:09
So the key idea was,
113
297375
1351
kunnen we dit effect gebruiken
om olie te verplaatsen
om olie te verplaatsen
05:10
can we use this effect to push around oil
114
298750
2934
05:13
contained in soft stretchy structures?
115
301708
2810
die in zachte, rekbare constructies zit?
05:16
And indeed, this worked surprisingly well,
116
304542
2351
Dit werkte inderdaad verrassend goed,
eerlijk gezegd veel beter
dan ik had verwacht.
dan ik had verwacht.
05:18
quite honestly,
much better than I expected.
much better than I expected.
117
306917
2684
05:21
Together with my
outstanding team of students,
outstanding team of students,
118
309625
2184
Samen met mijn uitmuntende
team van studenten
team van studenten
05:23
we used this idea as a starting point
119
311833
1893
gebruikten we dit idee als uitgangspunt
05:25
to develop a new technology
called HASEL artificial muscles.
called HASEL artificial muscles.
120
313750
4143
om een nieuwe technologie te ontwikkelen
genaamd HASEL-kunstmatigespieren.
genaamd HASEL-kunstmatigespieren.
05:29
HASELs are gentle enough
to pick up a raspberry
to pick up a raspberry
121
317917
3101
HASELs zijn voorzichtig genoeg
om een framboos op te pakken
om een framboos op te pakken
05:33
without damaging it.
122
321042
1291
zonder het te beschadigen.
05:36
They can expand and contract
like real muscle.
like real muscle.
123
324542
3208
Ze kunnen zich uitzetten
en samentrekken als een echte spier.
en samentrekken als een echte spier.
05:41
And they can be operated
faster than the real thing.
faster than the real thing.
124
329625
2458
Ze kunnen sneller bestuurd
worden dan het echte werk.
worden dan het echte werk.
Ze kunnen opgeschaald worden
om grotere kracht te leveren.
om grotere kracht te leveren.
05:44
They can also be scaled up
to deliver large forces.
to deliver large forces.
125
332958
2643
05:47
Here you see them lifting
a gallon filled with water.
a gallon filled with water.
126
335625
3351
Hier zie je hoe ze
een met water gevulde fles optillen.
een met water gevulde fles optillen.
Ze kunnen een robotarm besturen.
05:51
They can be used to drive a robotic arm,
127
339000
1934
Ze kunnen zelfs
hun eigen positie aanvoelen.
hun eigen positie aanvoelen.
05:52
and they can even
self-sense their position.
self-sense their position.
128
340958
2084
05:57
HASELs can be used
for very precise movement,
for very precise movement,
129
345292
2708
HASELs kunnen worden gebruikt
voor nauwkeurige bewegingen,
voor nauwkeurige bewegingen,
06:01
but they can also deliver
very fluidic, muscle-like movement
very fluidic, muscle-like movement
130
349292
2851
maar ze kunnen ook vloeiende,
spierachtige bewegingen maken
spierachtige bewegingen maken
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
en uitbarstingen van kracht
om een bal de lucht in te schieten.
om een bal de lucht in te schieten.
06:09
When submerged in oil,
132
357375
1583
Als ze in olie ondergedompeld worden,
06:12
HASEL artificial muscles
can be made invisible.
can be made invisible.
133
360667
3541
kunnen HASEL-kunstmatigespieren
onzichtbaar gemaakt worden.
onzichtbaar gemaakt worden.
06:19
So how do HASEL artificial muscles work?
134
367875
1917
Hoe werken HASEL-kunstmatigespieren?
06:22
You might be surprised.
135
370542
1684
Het zal je verbazen.
06:24
They're based on very inexpensive,
easily available materials.
easily available materials.
136
372250
3184
Ze zijn gebaseerd op goedkope,
makkelijk verkrijgbare materialen.
makkelijk verkrijgbare materialen.
06:27
You can even try, and I recommend it,
137
375458
2268
Je kan thuis zelf proberen,
en dat raad ik aan,
en dat raad ik aan,
06:29
the main principle at home.
138
377750
1333
hoe het basisprincipe werkt.
06:31
Take a few Ziploc bags
and fill them with olive oil.
and fill them with olive oil.
139
379875
2768
Neem een paar plastic zakjes
en vul die met olijfolie.
en vul die met olijfolie.
06:34
Try to push out air bubbles
as much as you can.
as much as you can.
140
382667
2208
Probeer zoveel mogelijk
de luchtbellen eruit te duwen.
de luchtbellen eruit te duwen.
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
Plaats dan een glazen plaat
op een kant van het zakje.
op een kant van het zakje.
06:40
When you press down,
you see the bag contract.
you see the bag contract.
142
388708
2209
Als je erop drukt
zie je het zakje samentrekken.
zie je het zakje samentrekken.
06:43
Now the amount of contraction
is easy to control.
is easy to control.
143
391792
2666
De hoeveelheid samentrekking
is makkelijk te beheersen.
is makkelijk te beheersen.
06:47
When you take a small weight,
you get a small contraction.
you get a small contraction.
144
395167
2809
Met een klein gewicht
krijg je een kleine samentrekking.
krijg je een kleine samentrekking.
06:50
With a medium weight,
we get a medium contraction.
we get a medium contraction.
145
398000
3125
Met een middelmatig gewicht
krijg je een middelmatige samentrekking.
krijg je een middelmatige samentrekking.
06:54
And with a large weight,
you get a large contraction.
you get a large contraction.
146
402125
2893
Met een groot gewicht
krijg je een grote samentrekking.
krijg je een grote samentrekking.
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
Het enige verschil bij HASELs
is dat je de kracht van je hand
is dat je de kracht van je hand
07:00
or the weight with an electrical force.
148
408500
3018
of van het gewicht
vervangt door elektrische stroom.
vervangt door elektrische stroom.
07:03
HASEL stands for "hydraulically amplified
self-healing electrostatic actuators."
self-healing electrostatic actuators."
149
411542
5351
HASEL staat voor 'hydraulisch versterkte
zelfhelende elektrostatische aandrijvers'.
zelfhelende elektrostatische aandrijvers'.
07:08
Here you see a geometry
called Peano-HASEL actuators,
called Peano-HASEL actuators,
150
416917
3184
Hier zie je een configuratie
genaamd Peano-HASEL-aandrijvers,
genaamd Peano-HASEL-aandrijvers,
07:12
one of many possible designs.
151
420125
2292
een van de vele mogelijke ontwerpen.
07:15
Again, you take a flexible polymer
such as our Ziploc bag,
such as our Ziploc bag,
152
423083
3601
Wederom neem je een flexibele polymeer
zoals ons plastic zakje,
zoals ons plastic zakje,
07:18
you fill it with an insulating liquid,
such as olive oil,
such as olive oil,
153
426708
2935
je vult het met een isolerende
vloeistof zoals olijfolie
vloeistof zoals olijfolie
07:21
and now, instead of the glass plate,
154
429667
1767
en nu, in plaats van de glazen plaat,
07:23
you place an electrical conductor
on one side of the pouch.
on one side of the pouch.
155
431458
2792
plaats je een elektrische geleider
op een kant van het zakje.
op een kant van het zakje.
07:26
To create something
that looks more like a muscle fiber,
that looks more like a muscle fiber,
156
434958
2643
Om iets te maken
dat meer op spierweefsel lijkt,
dat meer op spierweefsel lijkt,
kan je een paar zakjes
aan elkaar verbinden
aan elkaar verbinden
07:29
you can connect a few pouches together
157
437625
1976
07:31
and attached a weight on one side.
158
439625
2143
en een gewicht aan een kant vastmaken.
07:33
Next, we apply voltage.
159
441792
1375
Vervolgens voegen we stroom toe.
07:36
Now, the electric field
starts acting on the liquid.
starts acting on the liquid.
160
444083
3310
Het elektrische veld begint
de vloeistof te beïnvloeden,
de vloeistof te beïnvloeden,
07:39
It displaces the liquid,
161
447417
1684
het verplaatst de vloeistof
07:41
and it forces the muscle to contract.
162
449125
2000
en het dwingt de spier samen te trekken.
07:44
Here you see a completed
Peano-HASEL actuator
Peano-HASEL actuator
163
452708
2476
Hier zie je een voltooide
Peano-HASEL-aandrijver
Peano-HASEL-aandrijver
07:47
and how it expands and contracts
when voltage is applied.
when voltage is applied.
164
455208
3893
en hoe het uitzet en samentrekt
als er stroom op gezet wordt.
als er stroom op gezet wordt.
07:51
Viewed from the side,
165
459125
1309
Vanaf de zijkant bezien
07:52
you can really see those pouches
take a more cylindrical shape,
take a more cylindrical shape,
166
460458
3226
zie je goed hoe de zakjes
een meer cilindrische vorm krijgen,
een meer cilindrische vorm krijgen,
07:55
such as we saw with the Ziploc bags.
167
463708
1792
net zoals bij de plastic zakjes.
We kunnen ook wat van dit spierweefsel
naast elkaar plaatsen
naast elkaar plaatsen
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
om iets te maken
dat nog meer op een spier lijkt,
dat nog meer op een spier lijkt,
08:01
to create something that looks
even more like a muscle
even more like a muscle
169
469750
2559
dat ook samentrekt en uitzet
in een dwarsdoorsnede.
in een dwarsdoorsnede.
08:04
that also contracts and expands
in cross section.
in cross section.
170
472333
2435
08:06
These HASELs here are lifting a weight
that's about 200 times heavier
that's about 200 times heavier
171
474792
3351
Deze HASELs tillen een gewicht op
dat zo'n 200 keer zwaarder is
dat zo'n 200 keer zwaarder is
08:10
than their own weight.
172
478167
1291
dan hun eigen gewicht.
Je ziet een van onze nieuwste ontwerpen
genaamd kwadrant-donut-HASELs;
genaamd kwadrant-donut-HASELs;
08:12
Here you see one of our newest designs,
called quadrant donut HASELs
called quadrant donut HASELs
173
480667
3476
hoe ze uitzetten en samentrekken.
08:16
and how they expand and contract.
174
484167
1601
Ze kunnen zeer snel bestuurd worden
en bovenmenselijke snelheden bereiken.
en bovenmenselijke snelheden bereiken.
08:17
They can be operated incredibly fast,
reaching superhuman speeds.
reaching superhuman speeds.
175
485792
3083
08:23
They are even powerful enough
to jump off the ground.
to jump off the ground.
176
491333
2976
Ze zijn zelfs sterk genoeg
om omhoog te springen.
om omhoog te springen.
08:26
(Laughter)
177
494333
1334
(Gelach)
08:28
Overall, HASELs show promise
to become the first technology
to become the first technology
178
496917
3517
HASELs zouden wel eens
de eerste technologie kunnen worden
de eerste technologie kunnen worden
08:32
that matches or exceeds the performance
of biological muscle
of biological muscle
179
500458
3518
die de prestaties van biologische spieren
kunnen evenaren of overtreffen,
kunnen evenaren of overtreffen,
08:36
while being compatible
with large-scale manufacturing.
with large-scale manufacturing.
180
504000
3143
terwijl ze geschikt zijn
voor productie op grote schaal.
voor productie op grote schaal.
Het is een jonge technologie.
We zijn nog maar net begonnen.
We zijn nog maar net begonnen.
08:39
This is also a very young technology.
We are just getting started.
We are just getting started.
181
507167
3142
We hebben veel ideeën
over het verbeteren van de prestaties
over het verbeteren van de prestaties
08:42
We have many ideas how to
drastically improve performance,
drastically improve performance,
182
510333
2768
08:45
using new materials and new designs
to reach a level of performance
to reach a level of performance
183
513125
3851
met nieuwe materialen en ontwerpen,
om een niveau van presteren te bereiken
om een niveau van presteren te bereiken
08:49
beyond biological muscle and also beyond
traditional rigid electric motors.
traditional rigid electric motors.
184
517000
4332
dat beter is dan biologische spieren en
traditionele stugge elektrische motoren.
traditionele stugge elektrische motoren.
Complexere ontwerpen van HASEL-robotica
zijn geïnspireerd op de natuur.
zijn geïnspireerd op de natuur.
08:54
Moving towards more complex designs
of HASEL for bio-inspired robotics,
of HASEL for bio-inspired robotics,
185
522250
3393
Hier zie je een kunstmatige schorpioen,
08:57
here you see our artificial scorpion
186
525667
1767
08:59
that can use its tail to hunt prey,
187
527458
1726
die zijn staart gebruikt om te jagen,
09:01
in this case, a rubber balloon.
188
529208
1518
hier op een rubberen ballon.
09:02
(Laughter)
189
530750
1643
(Gelach)
Terugkijkend op onze
oorspronkelijke inspiratie,
oorspronkelijke inspiratie,
09:04
Going back to our initial inspiration,
190
532417
2101
09:06
the versatility of octopus arms
and elephant trunks,
and elephant trunks,
191
534542
2809
de veelzijdigheid van octopusarmen
en de olifantenslurf,
en de olifantenslurf,
zien we dat we nu zachte
continuümaandrijvers kunnen bouwen
continuümaandrijvers kunnen bouwen
09:09
we are now able to build
soft continuum actuators
soft continuum actuators
192
537375
2768
09:12
that come closer and closer
to the capabilities of the real thing.
to the capabilities of the real thing.
193
540167
3125
die steeds dichterbij de vaardigheden
van het echte werk komen.
van het echte werk komen.
09:17
I am most excited
about the practical applications
about the practical applications
194
545833
2893
Ik ben zeer enthousiast
over de praktische toepassingen
over de praktische toepassingen
van HASEL-kunstmatigespieren.
09:20
of HASEL artificial muscles.
195
548750
1809
Ze zullen zachte robotische
apparaten mogelijk maken
apparaten mogelijk maken
09:22
They'll enable soft robotic devices
196
550583
2393
09:25
that can improve the quality of life.
197
553000
2351
die de kwaliteit van leven
kunnen verbeteren.
kunnen verbeteren.
09:27
Soft robotics will enable a new generation
of more lifelike prosthetics
of more lifelike prosthetics
198
555375
3809
Zachte robotica zullen een nieuwe lijn
natuurgetrouwe protheses mogelijk maken
natuurgetrouwe protheses mogelijk maken
09:31
for people who have lost
parts of their bodies.
parts of their bodies.
199
559208
2226
voor mensen die
lichaamsdelen zijn verloren.
lichaamsdelen zijn verloren.
09:33
Here you see some HASELs in my lab,
200
561458
1810
Hier zie je wat HASELs in mijn lab,
09:35
early testing,
driving a prosthetic finger.
driving a prosthetic finger.
201
563292
2583
in een vroeg stadium,
die een vingerprothese aandrijven.
die een vingerprothese aandrijven.
09:39
One day, we may even merge
our bodies with robotic parts.
our bodies with robotic parts.
202
567542
3875
Op een dag zullen we misschien onze
lichamen samenvoegen met robotonderdelen.
lichamen samenvoegen met robotonderdelen.
09:45
I know that sounds very scary at first.
203
573125
2125
Ik weet dat dit eng klinkt.
Maar als ik aan mijn grootouders denk
09:48
But when I think about my grandparents
204
576917
1851
en aan hoe ze steeds afhankelijker
van anderen worden
van anderen worden
09:50
and the way they become
more dependent on others
more dependent on others
205
578792
2934
09:53
to perform simple everyday tasks
such as using the restroom alone,
such as using the restroom alone,
206
581750
4101
in het uitvoeren van dagelijkse taken
zoals zelfstandig naar het toilet gaan;
zoals zelfstandig naar het toilet gaan;
09:57
they often feel like
they're becoming a burden.
they're becoming a burden.
207
585875
2208
ze voelen zich vaak
als een last voor anderen.
als een last voor anderen.
10:00
With soft robotics, we will be able
to enhance and restore
to enhance and restore
208
588958
3268
Zachte robotica kunnen flexibiliteit
en handigheid verbeteren en herstellen
en handigheid verbeteren en herstellen
10:04
agility and dexterity,
209
592250
1601
10:05
and thereby help older people
maintain autonomy
maintain autonomy
210
593875
2893
en zo oudere mensen helpen
hun zelfstandigheid te behouden
hun zelfstandigheid te behouden
10:08
for longer parts of their lives.
211
596792
2267
gedurende een groter deel van hun leven.
10:11
Maybe we can call that
"robotics for antiaging"
"robotics for antiaging"
212
599083
2500
Misschien kunnen we dat
'antiverouderingsrobotica' noemen,
'antiverouderingsrobotica' noemen,
10:15
or even a next stage of human evolution.
213
603000
2458
of zelfs een nieuwe stadium
in de evolutie van de mens.
in de evolutie van de mens.
10:19
Unlike their traditional
rigid counterparts,
rigid counterparts,
214
607083
2851
In tegenstelling tot
hun traditionele stugge tegenhangers
hun traditionele stugge tegenhangers
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
zullen zachte levensechte robots veilig
nabij mensen werken en ons in huis helpen.
nabij mensen werken en ons in huis helpen.
Zachte robotica is een jonge sector.
10:27
Soft robotics is a very young field.
We're just getting started.
We're just getting started.
216
615667
3392
We beginnen nog maar net.
10:31
I hope that many young people
from many different backgrounds
from many different backgrounds
217
619083
3101
Ik hoop dat veel jonge mensen
van verschillende achtergronden
van verschillende achtergronden
mee zullen gaan op deze spannende reis
10:34
join us on this exciting journey
218
622208
1851
10:36
and help shape the future of robotics
219
624083
2143
en de toekomst van robotica zullen vormen
10:38
by introducing new concepts
inspired by nature.
inspired by nature.
220
626250
2583
door nieuwe concepten te introduceren,
geïnspireerd op de natuur.
geïnspireerd op de natuur.
Als we dit juist aanpakken,
10:42
If we do this right,
221
630708
1601
kunnen we voor ons allemaal
de kwaliteit van leven verbeteren.
de kwaliteit van leven verbeteren.
10:44
we can improve the quality of life
222
632333
1768
10:46
for all of us.
223
634125
1309
Dank jullie wel.
10:47
Thank you.
224
635458
1268
10:48
(Applause)
225
636750
4167
(Applaus)
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