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Christoph Keplinger: The artificial muscles that will power robots of the future
Christoph Keplinger: Os músculos artificiais que vão dar força aos robôs do futuro
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Os cérebros dos robôs estão cada vez mais inteligentes, mas os seus corpos ainda são geralmente desajeitados e difíceis de controlar. O engenheiro mecânico Christoph Keplinger está a desenhar uma nova geração de robôs moles e ágeis inspirados numa obra-prima da evolução: o músculo biológico. Vejam estes "músculos artificiais" a expandir-se e a contrair-se como os reais e a atingir velocidades sobre-humanas — e descubram como eles podem accionar próteses que são mais fortes e mais eficientes do que os membros humanos.
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
Em 2015,
25 equipas de todo o mundo
25 equipas de todo o mundo
00:17
competed to build robots
for disaster response
for disaster response
1
5042
2726
competiram para construir robôs
para cenários de desastre
para cenários de desastre
00:19
that could perform a number of tasks,
2
7792
1851
que pudessem cumprir inúmeras tarefas,
00:21
such as using a power tool,
3
9667
1642
como usar uma ferramenta eléctrica,
00:23
working on uneven terrain
4
11333
1685
trabalhar em terreno irregular,
00:25
and driving a car.
5
13042
1250
e conduzir um carro.
00:27
That all sounds impressive, and it is,
6
15292
2041
Tudo isto parece impressionante,
e realmente é,
e realmente é,
00:30
but look at the body
of the winning robot, HUBO.
of the winning robot, HUBO.
7
18458
2792
mas vejam o corpo de HUBO,
o robô vencedor.
o robô vencedor.
00:34
Here, HUBO is trying to get out of a car,
8
22208
2310
Aqui, o HUBO está a tentar
sair de um carro,
sair de um carro,
e não se esqueçam,
00:36
and keep in mind,
9
24542
1726
o vídeo está acelerado três vezes.
00:38
the video is sped up three times.
10
26292
1767
00:40
(Laughter)
11
28083
3625
(Risos)
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
O HUBO, da equipa coreana KAIST,
é um robô topo-de-gama,
é um robô topo-de-gama,
00:47
with impressive capabilities,
13
35750
1768
com capacidades impressionantes,
00:49
but this body doesn't look
all that different
all that different
14
37542
2142
mas o seu corpo
não é assim tão diferente
não é assim tão diferente
dos robôs que víamos há algumas décadas.
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
Se virem os outros robôs em competição,
00:58
their movements also still look,
well, very robotic.
well, very robotic.
17
46000
3101
os movimentos deles
ainda parecem muito robotizados.
ainda parecem muito robotizados.
01:01
Their bodies are complex
mechanical structures
mechanical structures
18
49125
2226
Os corpos deles são
estruturas mecânicas complexas
estruturas mecânicas complexas
01:03
using rigid materials
19
51375
1601
que usam materiais rígidos,
01:05
such as metal and traditional
rigid electric motors.
rigid electric motors.
20
53000
3601
como o metal
e os tradicionais motores eléctricos.
e os tradicionais motores eléctricos.
Eles certamente não foram projectados
01:08
They certainly weren't designed
21
56625
1601
01:10
to be low-cost, safe near people
22
58250
3059
para serem de baixo custo,
seguros perto de pessoas,
seguros perto de pessoas,
01:13
and adaptable to unpredictable challenges.
23
61333
2851
e adaptáveis a desafios imprevisíveis.
01:16
We've made good progress
with the brains of robots,
with the brains of robots,
24
64208
2768
Temos feito um bom progresso
com os cérebros dos robôs
com os cérebros dos robôs
01:19
but their bodies are still primitive.
25
67000
1792
mas os seus corpos
ainda são primitivos.
ainda são primitivos.
01:22
This is my daughter Nadia.
26
70625
2018
Esta é a minha filha Nadia.
01:24
She's only five years old
27
72667
1726
Ela tem apenas cinco anos
e consegue sair do carro
muito mais rápido do que o HUBO.
muito mais rápido do que o HUBO.
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
(Risos)
Ela também consegue balançar-se
nas barras facilmente,
nas barras facilmente,
01:30
She can also swing around
on monkey bars with ease,
on monkey bars with ease,
30
78708
2393
01:33
much better than any current
human-like robot could do.
human-like robot could do.
31
81125
3143
muito melhor do que conseguiria
qualquer robô humanoide actual.
qualquer robô humanoide actual.
01:36
In contrast to HUBO,
32
84292
1351
Ao contrário do HUBO,
01:37
the human body makes extensive use
of soft and deformable materials
of soft and deformable materials
33
85667
3726
o corpo humano usa amplamente
materiais macios e deformáveis
materiais macios e deformáveis
01:41
such as muscle and skin.
34
89417
1934
como os músculos e a pele.
01:43
We need a new generation of robot bodies
35
91375
2351
Precisamos de uma nova geração
de corpos robóticos
de corpos robóticos
01:45
that is inspired by the elegance,
efficiency and by the soft materials
efficiency and by the soft materials
36
93750
4101
que seja inspirada na elegância,
na eficiência e nos materiais moles
na eficiência e nos materiais moles
01:49
of the designs found in nature.
37
97875
1542
das criações encontradas na natureza.
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
Realmente, esta tornou-se a ideia chave
de uma nova área de investigação
de uma nova área de investigação
01:56
called soft robotics.
39
104542
1934
chamada robótica mole.
01:58
My research group
and collaborators around the world
and collaborators around the world
40
106500
2893
O meu grupo de investigação
e colaboradores em todo o mundo,
e colaboradores em todo o mundo,
02:01
are using soft components
inspired by muscle and skin
inspired by muscle and skin
41
109417
3642
estão a usar componentes moles
inspirados nos músculos e na pele
inspirados nos músculos e na pele
02:05
to build robots with agility and dexterity
42
113083
2810
para construir robôs
com agilidade e destreza
com agilidade e destreza
02:07
that comes closer and closer
43
115917
1642
que se aproximem cada vez mais
02:09
to the astonishing capabilities
of the organisms found in nature.
of the organisms found in nature.
44
117583
3292
das capacidades incríveis
dos organismos encontrados na natureza.
dos organismos encontrados na natureza.
02:14
I've always been particularly inspired
by biological muscle.
by biological muscle.
45
122458
3685
Sempre me senti particularmente inspirado
pelo músculo biológico.
pelo músculo biológico.
02:18
Now, that's not surprising.
46
126167
2142
Não é surpreendente.
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
Eu também sou austríaco, e sei que soo
um pouco como o Exterminador Implacável.
um pouco como o Exterminador Implacável.
02:23
(Laughter)
48
131958
3018
(Risos)
02:27
Biological muscle
is a true masterpiece of evolution.
is a true masterpiece of evolution.
49
135000
2976
O músculo biológico é
uma verdadeira obra-prima da evolução.
uma verdadeira obra-prima da evolução.
02:30
It can heal after damage
50
138000
1559
Consegue sarar depois de danificado,
02:31
and it's tightly integrated
with sensory neurons
with sensory neurons
51
139583
2435
e está fortemente ligado
aos neurónios sensoriais
aos neurónios sensoriais
02:34
for feedback on motion
and the environment.
and the environment.
52
142042
2125
para dar resposta ao movimento
e ao ambiente.
e ao ambiente.
Consegue contrair-se rápido
o suficiente para dar energia
o suficiente para dar energia
02:37
It can contract fast enough
to power the high-speed wings
to power the high-speed wings
53
145083
2893
às asas ultra-rápidas de um beija-flor;
02:40
of a hummingbird;
54
148000
1268
02:41
it can grow strong enough
to move an elephant;
to move an elephant;
55
149292
2684
consegue ter força suficiente
para mover um elefante;
para mover um 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
e é adaptável o suficiente para ser usado
nos braços extremamente
versáteis de um polvo,
versáteis de um polvo,
02:47
of an octopus,
57
155583
1310
um animal que consegue
fazer passar o seu corpo todo
fazer passar o seu corpo todo
02:48
an animal that can squeeze
its entire body through tiny holes.
its entire body through tiny holes.
58
156917
3333
através de orifícios diminutos.
02:53
Actuators are for robots
what muscles are for animals:
what muscles are for animals:
59
161250
3893
Os actuadores são para os robôs
o que os músculos são para os animais:
o que os músculos são para os animais:
02:57
key components of the body
60
165167
1851
componentes cruciais do corpo
02:59
that enable movement
and interaction with the world.
and interaction with the world.
61
167042
2541
que permitem o movimento
e a interacção com o mundo.
e a interacção com o mundo.
Por isso, se conseguíssemos
construir actuadores moles,
construir actuadores moles,
03:02
So if we could build soft actuators,
62
170667
2476
03:05
or artificial muscles,
63
173167
1434
ou músculos artificiais,
que fossem tão versáteis e adaptáveis,
03:06
that are as versatile, adaptable
64
174625
1601
03:08
and could have the same performance
as the real thing,
as the real thing,
65
176250
2559
e conseguissem ter
o mesmo desempenho que os reais,
o mesmo desempenho que os reais,
03:10
we could build almost any type of robot
66
178833
1935
poderíamos construir
quase qualquer tipo de robô
quase qualquer tipo de robô
03:12
for almost any type of use.
67
180792
1375
para quase qualquer fim.
03:15
Not surprisingly,
people have tried for many decades
people have tried for many decades
68
183167
3184
Sem surpresas, há décadas
que se tem tentado replicar
que se tem tentado replicar
03:18
to replicate the astonishing
capabilities of muscle,
capabilities of muscle,
69
186375
2893
as capacidades incríveis dos músculos,
03:21
but it's been really hard.
70
189292
1333
mas tem sido muito difícil.
03:24
About 10 years ago,
71
192583
1476
Há cerca de 10 anos,
03:26
when I did my PhD back in Austria,
72
194083
2726
quando eu fiz o meu doutoramento
ainda na Áustria,
ainda na Áustria,
os meus colegas e eu redescobrimos
aquela que é, provavelmente,
aquela que é, provavelmente,
03:28
my colleagues and I rediscovered
73
196833
2101
03:30
what is likely one of the very first
publications on artificial muscle,
publications on artificial muscle,
74
198958
4143
uma das primeiras publicações
sobre músculo artificial,
sobre músculo artificial,
03:35
published in 1880.
75
203125
1851
publicada em 1880:
03:37
"On the shape and volume changes
of dielectric bodies
of dielectric bodies
76
205000
3143
"As mudanças de forma e volume
de corpos dieléctricos
de corpos dieléctricos
03:40
caused by electricity,"
77
208167
1517
"causadas pela electricidade",
03:41
published by German physicist
Wilhelm Röntgen.
Wilhelm Röntgen.
78
209708
3101
publicada pelo físico alemão
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
A maioria de vocês conhece-o
pela descoberta dos raios X.
pela descoberta dos raios X.
Seguindo as suas instruções,
usámos um par de agulhas.
usámos um par de agulhas.
03:49
Following his instructions,
we used a pair of needles.
we used a pair of needles.
80
217292
2559
Fizemos a ligação a uma fonte
de alta-voltagem,
de alta-voltagem,
03:51
We connected it to a high-voltage source,
81
219875
1954
03:53
and we placed it near
a transparent piece of rubber
a transparent piece of rubber
82
221833
2476
e colocámo-la perto de um pedaço
de borracha transparente
de borracha transparente
03:56
that was prestretched
onto a plastic frame.
onto a plastic frame.
83
224313
2084
que fora previamente ajustada
a uma moldura plástica.
a uma moldura plástica.
03:59
When we switched on the voltage,
84
227333
1685
Quando ligámos a voltagem,
04:01
the rubber deformed,
85
229042
1309
a borracha deformou-se
04:02
and just like our biceps flexes our arm,
86
230375
3184
e tal como os nossos bíceps
flectem o nosso braço,
flectem o nosso braço,
04:05
the rubber flexed the plastic frame.
87
233583
2643
a borracha flectiu a moldura plástica.
04:08
It looks like magic.
88
236250
1309
Parece magia.
04:09
The needles don't even touch the rubber.
89
237583
2351
As agulhas nem sequer
tocam na borracha.
tocam na borracha.
04:11
Now, having two such needles
is not a practical way
is not a practical way
90
239958
2518
Mas ter duas agulhas
não é uma forma prática
não é uma forma prática
04:14
of operating artificial muscles,
91
242500
2143
de manobrar músculos artificiais,
04:16
but this amazing experiment
got me hooked on the topic.
got me hooked on the topic.
92
244667
3142
mas esta experiência fabulosa
deixou-me agarrado a este assunto.
deixou-me agarrado a este assunto.
04:19
I wanted to create new ways
to build artificial muscles
to build artificial muscles
93
247833
3018
Eu queria criar novas formas
de construir músculos artificiais
de construir músculos artificiais
04:22
that would work well
for real-world applications.
for real-world applications.
94
250875
2809
que funcionassem bem
em aplicações no mundo real.
em aplicações no mundo real.
04:25
For the next years, I worked
on a number of different technologies
on a number of different technologies
95
253708
3726
Nos anos seguintes, trabalhei
em várias tecnologias diferentes
em várias tecnologias diferentes
que se mostraram promissoras,
04:29
that all showed promise,
96
257458
1309
04:30
but they all had remaining challenges
that are hard to overcome.
that are hard to overcome.
97
258791
3042
mas todas tinham
desafios difíceis de ultrapassar.
desafios difíceis de ultrapassar.
04:34
In 2015,
98
262833
1601
Em 2015, quando comecei
o meu laboratório
o meu laboratório
04:36
when I started my own lab at CU Boulder,
99
264458
2393
na Universidade de Colorado Boulder,
04:38
I wanted to try an entirely new idea.
100
266875
2226
quis experimentar uma ideia
completamente nova.
completamente nova.
04:41
I wanted to combine
the high speed and efficiency
the high speed and efficiency
101
269125
2893
Queria combinar
a alta velocidade e a eficiência
a alta velocidade e a eficiência
de actuadores controlados electricamente,
04:44
of electrically driven actuators
102
272042
1976
04:46
with the versatility
of soft, fluidic actuators.
of soft, fluidic actuators.
103
274042
2750
com a versatilidade
de actuadores macios e fluidos.
de actuadores macios e fluidos.
04:49
Therefore, I thought,
104
277458
1310
Assim sendo, pensei eu,
04:50
maybe I can try using
really old science in a new way.
really old science in a new way.
105
278792
3351
talvez possa tentar usar ciência antiga
de uma forma nova.
de uma forma nova.
O diagrama que aqui vêem
04:54
The diagram you see here
106
282167
1767
04:55
shows an effect called Maxwell stress.
107
283958
2560
mostra um efeito
chamado tensor de Maxwell.
chamado tensor de Maxwell.
Quando pegamos em duas placas metálicas
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
e as colocamos
num recipiente cheio de óleo,
num recipiente cheio de óleo,
05:02
and then switch on a voltage,
110
290250
1643
e depois ligamos a voltagem,
05:03
the Maxwell stress forces the oil
up in between the two plates,
up in between the two plates,
111
291917
3934
o tensor de Maxwell força o óleo
a subir no meio das duas placas,
a subir no meio das duas placas,
05:07
and that's what you see here.
112
295875
1476
e isso é o que vêem aqui.
05:09
So the key idea was,
113
297375
1351
A ideia chave foi, então:
05:10
can we use this effect to push around oil
114
298750
2934
Será que podemos usar este efeito
para empurrar o óleo
para empurrar o óleo
05:13
contained in soft stretchy structures?
115
301708
2810
contido em estruturas moles
com elasticidade?
com elasticidade?
05:16
And indeed, this worked surprisingly well,
116
304542
2351
De facto, isto funcionou
surpreendentemente bem.
surpreendentemente bem.
05:18
quite honestly,
much better than I expected.
much better than I expected.
117
306917
2684
Para dizer a verdade,
bem melhor do que eu esperava.
bem melhor do que eu esperava.
Em conjunto com a minha incrível
equipa de alunos,
equipa de alunos,
05:21
Together with my
outstanding team of students,
outstanding team of students,
118
309625
2184
05:23
we used this idea as a starting point
119
311833
1893
usámos esta ideia como ponto de partida
05:25
to develop a new technology
called HASEL artificial muscles.
called HASEL artificial muscles.
120
313750
4143
para desenvolver uma nova tecnologia
chamada músculos artificiais HASEL.
chamada músculos artificiais HASEL.
05:29
HASELs are gentle enough
to pick up a raspberry
to pick up a raspberry
121
317917
3101
Os HASELs são delicados o suficiente
para pegar numa framboesa
para pegar numa framboesa
05:33
without damaging it.
122
321042
1291
sem a danificar.
05:36
They can expand and contract
like real muscle.
like real muscle.
123
324542
3208
Eles podem expandir-se e contrair-se
como um músculo real.
como um músculo real.
05:41
And they can be operated
faster than the real thing.
faster than the real thing.
124
329625
2458
E podem ser accionados
mais rápido do que os reais.
mais rápido do que os reais.
Podem também ser aumentados
para exercerem mais força.
para exercerem mais força.
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
Aqui podem vê-los a levantar
quase quatro litros de água.
quase quatro litros de água.
Podem ser usados para controlar
um braço robótico,
um braço robótico,
05:51
They can be used to drive a robotic arm,
127
339000
1934
05:52
and they can even
self-sense their position.
self-sense their position.
128
340958
2084
e conseguem até sentir qual a sua posição.
05:57
HASELs can be used
for very precise movement,
for very precise movement,
129
345292
2708
Os HASELs podem ser usados
para movimentos de grande precisão,
para movimentos de grande precisão,
mas também podem fazer movimentos
muito fluidos, semelhantes aos músculos,
muito fluidos, semelhantes aos músculos,
06:01
but they can also deliver
very fluidic, muscle-like movement
very fluidic, muscle-like movement
130
349292
2851
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 ter explosões de força
para atirar uma bola ao ar.
para atirar uma bola ao ar.
06:09
When submerged in oil,
132
357375
1583
Quando submersos em óleo,
06:12
HASEL artificial muscles
can be made invisible.
can be made invisible.
133
360667
3541
os músculos artificiais HASEL
podem tornar-se invisíveis.
podem tornar-se invisíveis.
06:19
So how do HASEL artificial muscles work?
134
367875
1917
Como funcionam, então,
os músculos artificiais HASEL?
os músculos artificiais HASEL?
06:22
You might be surprised.
135
370542
1684
Talvez fiquem surpreendidos.
06:24
They're based on very inexpensive,
easily available materials.
easily available materials.
136
372250
3184
Eles baseiam-se em materiais baratos
e de fácil acesso.
e de fácil acesso.
Podem, até, experimentar
o mesmo princípio em casa,
o mesmo princípio em casa,
06:27
You can even try, and I recommend it,
137
375458
2268
06:29
the main principle at home.
138
377750
1333
e eu recomendo que o façam.
Peguem em alguns sacos herméticos
e encham-nos com azeite.
e encham-nos com azeite.
06:31
Take a few Ziploc bags
and fill them with olive oil.
and fill them with olive oil.
139
379875
2768
06:34
Try to push out air bubbles
as much as you can.
as much as you can.
140
382667
2208
Tentem tirar todo o ar que consigam.
Agora peguem num prato de vidro
e coloquem-no num dos lados do saco.
e coloquem-no num dos lados do saco.
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
06:40
When you press down,
you see the bag contract.
you see the bag contract.
142
388708
2209
Quando fizerem pressão,
verão o saco a contrair-se.
verão o saco a contrair-se.
06:43
Now the amount of contraction
is easy to control.
is easy to control.
143
391792
2666
A intensidade da contração
é fácil de controlar.
é fácil de controlar.
06:47
When you take a small weight,
you get a small contraction.
you get a small contraction.
144
395167
2809
Com um peso pequeno,
obtêm uma contracção pequena.
obtêm uma contracção pequena.
06:50
With a medium weight,
we get a medium contraction.
we get a medium contraction.
145
398000
3125
Com um peso médio,
conseguem uma contracção média.
conseguem uma contracção média.
06:54
And with a large weight,
you get a large contraction.
you get a large contraction.
146
402125
2893
E com um peso grande,
obtêm uma grande contracção.
obtêm uma grande contracção.
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
Para os HASELs, a única diferença
é substituir a força da vossa mão,
é substituir a força da vossa mão,
07:00
or the weight with an electrical force.
148
408500
3018
ou o peso, por uma força eléctrica.
07:03
HASEL stands for "hydraulically amplified
self-healing electrostatic actuators."
self-healing electrostatic actuators."
149
411542
5351
A sigla HASEL significa
"actuadores electrostáticos
"actuadores electrostáticos
"auto-regenerativos
hidraulicamente amplificados".
hidraulicamente amplificados".
07:08
Here you see a geometry
called Peano-HASEL actuators,
called Peano-HASEL actuators,
150
416917
3184
Aqui podem ver um esquema
chamado actuador Peano-HASEL,
chamado actuador Peano-HASEL,
07:12
one of many possible designs.
151
420125
2292
um dos muitos "designs" possíveis.
07:15
Again, you take a flexible polymer
such as our Ziploc bag,
such as our Ziploc bag,
152
423083
3601
Mais uma vez, peguem num polímero
flexível, como um saco hermético,
flexível, como um saco hermético,
07:18
you fill it with an insulating liquid,
such as olive oil,
such as olive oil,
153
426708
2935
encham-no com um líquido isolante,
como o azeite,
como o azeite,
07:21
and now, instead of the glass plate,
154
429667
1767
e agora, em vez do prato de vidro,
07:23
you place an electrical conductor
on one side of the pouch.
on one side of the pouch.
155
431458
2792
coloquem um indutor eléctrico
num dos lados da bolsa.
num dos lados da bolsa.
07:26
To create something
that looks more like a muscle fiber,
that looks more like a muscle fiber,
156
434958
2643
Para criar algo mais parecido
com uma fibra muscular,
com uma fibra muscular,
07:29
you can connect a few pouches together
157
437625
1976
podem fazer a ligação entre várias bolsas
07:31
and attached a weight on one side.
158
439625
2143
e colocar um peso de um lado.
07:33
Next, we apply voltage.
159
441792
1375
De seguida, aplica-se voltagem.
07:36
Now, the electric field
starts acting on the liquid.
starts acting on the liquid.
160
444083
3310
O campo eléctrico começa, agora,
a actuar sobre o líquido,
a actuar sobre o líquido,
07:39
It displaces the liquid,
161
447417
1684
desloca o líquido
07:41
and it forces the muscle to contract.
162
449125
2000
e força o músculo a contrair-se.
07:44
Here you see a completed
Peano-HASEL actuator
Peano-HASEL actuator
163
452708
2476
Aqui podem ver
um actuador Peano-HASEL completo
um actuador Peano-HASEL completo
07:47
and how it expands and contracts
when voltage is applied.
when voltage is applied.
164
455208
3893
e a forma como se expande e se contrai
quando a voltagem é aplicada.
quando a voltagem é aplicada.
07:51
Viewed from the side,
165
459125
1309
Vendo de um lado,
07:52
you can really see those pouches
take a more cylindrical shape,
take a more cylindrical shape,
166
460458
3226
podem ver as bolsas a ficarem
com uma forma mais cilíndrica,
com uma forma mais cilíndrica,
07:55
such as we saw with the Ziploc bags.
167
463708
1792
como vimos no caso dos sacos herméticos.
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
Também podemos pôr algumas destas fibras
ao lado umas das outras
ao lado umas das outras
08:01
to create something that looks
even more like a muscle
even more like a muscle
169
469750
2559
para criar algo que se pareça
ainda mais com um músculo
ainda mais com um músculo
08:04
that also contracts and expands
in cross section.
in cross section.
170
472333
2435
que também se contrai e se expande
de forma cruzada.
de forma cruzada.
08:06
These HASELs here are lifting a weight
that's about 200 times heavier
that's about 200 times heavier
171
474792
3351
Estes HASELs estão a levantar um peso
cerca de 200 vezes mais pesado
cerca de 200 vezes mais pesado
08:10
than their own weight.
172
478167
1291
do que o seu próprio peso.
Aqui vemos um dos nossos "designs"
mais recentes, chamados dónutes HASEL,
mais recentes, chamados dónutes HASEL,
08:12
Here you see one of our newest designs,
called quadrant donut HASELs
called quadrant donut HASELs
173
480667
3476
08:16
and how they expand and contract.
174
484167
1601
e como eles se expandem e se contraem.
08:17
They can be operated incredibly fast,
reaching superhuman speeds.
reaching superhuman speeds.
175
485792
3083
Podem ser manobrados muito depressa,
atingindo velocidades sobre-humanas.
atingindo velocidades sobre-humanas.
08:23
They are even powerful enough
to jump off the ground.
to jump off the ground.
176
491333
2976
Têm força suficiente
até para saltar do chão.
até para saltar do chão.
08:26
(Laughter)
177
494333
1334
(Risos)
08:28
Overall, HASELs show promise
to become the first technology
to become the first technology
178
496917
3517
No geral, os HASELs prometem
tornar-se a primeira tecnologia
tornar-se a primeira tecnologia
08:32
that matches or exceeds the performance
of biological muscle
of biological muscle
179
500458
3518
que está ao nível — ou ultrapassa —
o desempenho do músculo biológico
o desempenho do músculo biológico
08:36
while being compatible
with large-scale manufacturing.
with large-scale manufacturing.
180
504000
3143
sendo, ao mesmo tempo, compatível
com a produção em grande escala.
com a produção em grande escala.
08:39
This is also a very young technology.
We are just getting started.
We are just getting started.
181
507167
3142
É também uma tecnologia muito recente.
E ainda estamos a começar.
E ainda estamos a começar.
08:42
We have many ideas how to
drastically improve performance,
drastically improve performance,
182
510333
2768
Temos muitas ideias sobre
como melhorar drasticamente o desempenho
como melhorar drasticamente o desempenho
08:45
using new materials and new designs
to reach a level of performance
to reach a level of performance
183
513125
3851
usando novos materiais e "designs"
para alcançar um nível de desempenho
para alcançar um nível de desempenho
08:49
beyond biological muscle and also beyond
traditional rigid electric motors.
traditional rigid electric motors.
184
517000
4332
superior ao do músculo biológico
e aos tradicionais motores eléctricos.
e aos tradicionais motores eléctricos.
08:54
Moving towards more complex designs
of HASEL for bio-inspired robotics,
of HASEL for bio-inspired robotics,
185
522250
3393
Avançando para "designs" mais complexos
e para robótica bio-inspirada,
e para robótica bio-inspirada,
vêem aqui o nosso escorpião artificial,
08:57
here you see our artificial scorpion
186
525667
1767
08:59
that can use its tail to hunt prey,
187
527458
1726
que pode usar a sua cauda
para caçar presas,
para caçar presas,
09:01
in this case, a rubber balloon.
188
529208
1518
que, neste caso, é um balão de borracha.
09:02
(Laughter)
189
530750
1643
(Risos)
09:04
Going back to our initial inspiration,
190
532417
2101
Voltando à nossa inspiração inicial,
09:06
the versatility of octopus arms
and elephant trunks,
and elephant trunks,
191
534542
2809
a versatilidade dos braços do polvo
e da tromba do elefante,
e da tromba do elefante,
09:09
we are now able to build
soft continuum actuators
soft continuum actuators
192
537375
2768
conseguimos agora construir
actuadores contínuos moles
actuadores contínuos moles
09:12
that come closer and closer
to the capabilities of the real thing.
to the capabilities of the real thing.
193
540167
3125
que se aproximam cada vez mais
das capacidades dos reais.
das capacidades dos reais.
09:17
I am most excited
about the practical applications
about the practical applications
194
545833
2893
Estou super entusiasmado
com as aplicações práticas
com as aplicações práticas
09:20
of HASEL artificial muscles.
195
548750
1809
dos músculos artificiais HASEL.
09:22
They'll enable soft robotic devices
196
550583
2393
Eles vão possibilitar
aparelhos robóticos moles
aparelhos robóticos moles
09:25
that can improve the quality of life.
197
553000
2351
que podem melhorar a qualidade de vida.
09:27
Soft robotics will enable a new generation
of more lifelike prosthetics
of more lifelike prosthetics
198
555375
3809
A robótica mole permitirá uma nova geração
de próteses mais realistas
de próteses mais realistas
para pessoas que perderam
partes dos seus corpos.
partes dos seus corpos.
09:31
for people who have lost
parts of their bodies.
parts of their bodies.
199
559208
2226
Aqui podem ver alguns HASEL
no meu laboratório,
no meu laboratório,
09:33
Here you see some HASELs in my lab,
200
561458
1810
09:35
early testing,
driving a prosthetic finger.
driving a prosthetic finger.
201
563292
2583
em testes preliminares,
a controlar uma prótese de um dedo.
a controlar uma prótese de um dedo.
09:39
One day, we may even merge
our bodies with robotic parts.
our bodies with robotic parts.
202
567542
3875
Um dia, poderemos até fundir
os nossos corpos com partes robóticas.
os nossos corpos com partes robóticas.
09:45
I know that sounds very scary at first.
203
573125
2125
Eu sei que isto parece muito assustador,
à primeira vista.
à primeira vista.
09:48
But when I think about my grandparents
204
576917
1851
Mas quando penso nos meus avós
09:50
and the way they become
more dependent on others
more dependent on others
205
578792
2934
e na forma como ficaram
mais dependentes dos outros
mais dependentes dos outros
09:53
to perform simple everyday tasks
such as using the restroom alone,
such as using the restroom alone,
206
581750
4101
para fazer tarefas simples do dia-a-dia,
como irem sozinhos ao quarto de banho,
como irem sozinhos ao quarto de banho,
09:57
they often feel like
they're becoming a burden.
they're becoming a burden.
207
585875
2208
eles sentem frequentemente
que estão a tornar-se um fardo.
que estão a tornar-se um fardo.
10:00
With soft robotics, we will be able
to enhance and restore
to enhance and restore
208
588958
3268
Com a robótica mole, seremos capazes
de melhorar e recuperar
a agilidade e a destreza,
a agilidade e a destreza,
10:04
agility and dexterity,
209
592250
1601
10:05
and thereby help older people
maintain autonomy
maintain autonomy
210
593875
2893
e, assim, ajudar os idosos
a manter a sua autonomia
a manter a sua autonomia
10:08
for longer parts of their lives.
211
596792
2267
durante mais tempo na sua vida.
10:11
Maybe we can call that
"robotics for antiaging"
"robotics for antiaging"
212
599083
2500
Talvez possamos chamar-lhe
"robótica anti-envelhecimento",
"robótica anti-envelhecimento",
10:15
or even a next stage of human evolution.
213
603000
2458
ou até um novo patamar
da evolução humana.
da evolução humana.
10:19
Unlike their traditional
rigid counterparts,
rigid counterparts,
214
607083
2851
Contrariamente às alternativas
tradicionais e rígidas,
tradicionais e rígidas,
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
os robôs moles semelhantes à realidade
serão seguros perto das pessoas
serão seguros perto das pessoas
e irão ajudar-nos em casa.
10:27
Soft robotics is a very young field.
We're just getting started.
We're just getting started.
216
615667
3392
A robótica mole é uma área muito recente,
estamos apenas a começar.
estamos apenas a começar.
10:31
I hope that many young people
from many different backgrounds
from many different backgrounds
217
619083
3101
Espero que muitos jovens
de diferentes contextos
de diferentes contextos
se juntem a nós
nesta entusiasmante viagem
nesta entusiasmante viagem
10:34
join us on this exciting journey
218
622208
1851
10:36
and help shape the future of robotics
219
624083
2143
e ajudem a modelar o futuro da robótica
10:38
by introducing new concepts
inspired by nature.
inspired by nature.
220
626250
2583
apresentando novos conceitos
inspirados na natureza.
inspirados na natureza.
10:42
If we do this right,
221
630708
1601
Se fizermos isto bem feito,
10:44
we can improve the quality of life
222
632333
1768
podemos melhorar
a qualidade de vida de todos nós.
a qualidade de vida de todos nós.
10:46
for all of us.
223
634125
1309
Obrigado.
10:47
Thank you.
224
635458
1268
(Aplausos)
10:48
(Applause)
225
636750
4167
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