TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
Sarah Bergbreiter: Tại sao tôi lại chế tạo rô bốt nhỏ bằng hạt gạo?
Filmed:
Readability: 4.1
1,663,866 views
Thông qua nghiên cứu về hoạt động và cơ thể của những loài côn trùng như kiến, Sarah Bergbreiter và đội ngũ của mình đã chế tạo mô phỏng cơ học siêu nhỏ nhưng siêu mạnh của loài động vật biết bò rợn người này ... thêm vào cả tên lửa nữa. Cùng theo dõi quá trình phát triển đầy kinh ngạc của rô bốt siêu nhỏ và lắng nghe ba cách mà ta có thể khai thác nó trong tương lai.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
My students and I
work on very tiny robots.
work on very tiny robots.
0
564
3645
Sinh viên của tôi và tôi
đang làm những con rô bốt nhỏ xíu.
đang làm những con rô bốt nhỏ xíu.
00:16
Now, you can think of these
as robotic versions
as robotic versions
1
4209
2217
Bạn có thể hình dung
chúng là thế hệ rô bốt
chúng là thế hệ rô bốt
00:18
of something that you're all
very familiar with: an ant.
very familiar with: an ant.
2
6426
3590
mô phỏng thứ mà tất cả các bạn
đều đã rất quen thuộc: kiến.
đều đã rất quen thuộc: kiến.
00:22
We all know that ants
and other insects at this size scale
and other insects at this size scale
3
10016
2760
Ta đều biết kiến hay côn trùng
ở kích thước này
ở kích thước này
00:24
can do some pretty incredible things.
4
12776
2236
có thể làm những chuyện
ngoài sức tưởng tượng.
ngoài sức tưởng tượng.
00:27
We've all seen a group of ants,
or some version of that,
or some version of that,
5
15012
3185
Ta đều đã từng thấy một đàn kiến,
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
kéo lê bịch snack khoai tây,
hay đại loại như thế, khi đi cắm trại.
hay đại loại như thế, khi đi cắm trại.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
Nhưng điều gì là khó
khi tạo ra những mô phỏng thế này?
khi tạo ra những mô phỏng thế này?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
Vâng, đầu tiên, làm thế nào giữ được
những khả năng của kiến
những khả năng của kiến
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
trong một con rô bốt
có kích cỡ tương tự?
có kích cỡ tương tự?
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
Đầu tiên, cần tìm cách khiến chúng
chuyển động khi quá nhỏ.
chuyển động khi quá nhỏ.
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
Ta cần kết cấu như chân và
những mô tơ hiệu quả
những mô tơ hiệu quả
00:48
We need mechanisms like legs
and efficient motors
and efficient motors
12
35923
2300
00:50
in order to support that locomotion,
13
38223
1849
giúp di chuyển,
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
và cần những cảm biến,
nguồn điện và bộ điều khiển
nguồn điện và bộ điều khiển
00:54
in order to pull everything together
in a semi-intelligent ant robot.
in a semi-intelligent ant robot.
15
42563
3962
rồi gắn mọi thứ lại với nhau trong
một con rô bốt kiến bán thông minh.
một con rô bốt kiến bán thông minh.
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
Cuối cùng, để giúp chúng
thật sự hữu ích,
thật sự hữu ích,
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
chúng ta muốn nhiều con
làm việc với nhau.
làm việc với nhau.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
Tôi sẽ bắt đầu từ việc di chuyển.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
Côn trùng di chuyển khắp nơi
nhịp nhàng một cách kinh ngạc.
nhịp nhàng một cách kinh ngạc.
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
Phim này từ Đại học UC Berkeley
01:12
It shows a cockroach moving
over incredibly rough terrain
over incredibly rough terrain
21
60559
2783
cho thấy con gián chạy
trong địa hình cực kì gồ ghề
trong địa hình cực kì gồ ghề
01:15
without tipping over,
22
63342
1853
mà không bị lật nhào,
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
nó làm được điều này nhờ
chân là sự kết hợp của vật liệu cứng,
chân là sự kết hợp của vật liệu cứng,
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
vật liệu truyền thống
dùng làm rô bốt ,
dùng làm rô bốt ,
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
và vật liệu mềm.
Phóng lên là một cách di chuyển
hấp dẫn khác khi bạn rất nhỏ.
hấp dẫn khác khi bạn rất nhỏ.
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
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
Những côn trùng này nén năng lượng
trong một cái lò xo và xả ra rất nhanh
trong một cái lò xo và xả ra rất nhanh
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
để đạt chiều cao cần thiết
khi nhảy khỏi mặt nước, chẳng hạn.
khi nhảy khỏi mặt nước, chẳng hạn.
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
Một trong những đóng góp lớn
cho phòng thí nghiệm của tôi
cho phòng thí nghiệm của tôi
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
là việc kết hợp vật liệu cứng
với vật liệu mềm
với vật liệu mềm
01:44
in very, very small mechanisms.
31
92153
2214
trong một kết cấu rất, rất nhỏ.
01:46
So this jumping mechanism
is about four millimeters on a side,
is about four millimeters on a side,
32
94367
3165
Kết cấu nhảy này
độ bốn milimét,
độ bốn milimét,
nhỏ xíu.
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
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
Vật liệu cứng ở đây là silicon,
vật liệu mềm là nhựa silicon
vật liệu mềm là nhựa silicon
01:55
And the basic idea is that
we're going to compress this,
we're going to compress this,
35
103058
2895
và ý tưởng là nén nó lại,
giữ năng lượng trong những lò xo
rồi xả ra để nó phóng lên.
rồi xả ra để nó phóng lên.
01:58
store energy in the springs,
and then release it to jump.
and then release it to jump.
36
105953
2701
02:00
So there's no motors
on board this right now, no power.
on board this right now, no power.
37
108654
3383
Thế nên, không cần động cơ bên trong,
không cần điện.
không cần điện.
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
Nó hoạt động bằng nguyên lý
phòng thí nghiệm gọi là
phòng thí nghiệm gọi là
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
"anh sinh viên tốt nghiệp
với cái nhíp".
với cái nhíp".
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
những gì bạn thấy trong phim kế
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
là anh chàng này thực hiện
những bước nhảy ngoạn mục.
những bước nhảy ngoạn mục.
02:14
So this is Aaron, the graduate student
in question, with the tweezers,
in question, with the tweezers,
42
122333
3614
Đây là Aaron, chàng sinh viên
băn khoăn cùng những cái nhíp,
băn khoăn cùng những cái nhíp,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
và những gì bạn thấy
là kết cấu kích thước bốn milimét
là kết cấu kích thước bốn milimét
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
nhảy cao khoảng 40 centimét.
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
Gấp 100 lần chiều cao của nó,
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
nó vẫn còn sống, tưng tưng trên bàn.
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
Nó cực kỳ mạnh, và dĩ nhiên sống khá dai
cho đến khi ta làm mất nó
cho đến khi ta làm mất nó
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
bởi vì nó rất nhỏ.
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
Ban đầu, chúng tôi cũng tính thêm môtơ vào
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
chúng tôi để sinh viên
phòng thí nghiệm thử môtơ cỡ milimét
phòng thí nghiệm thử môtơ cỡ milimét
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
để gắng vào những rô bốt nhỏ tự động.
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
Để làm nó chuyển động
với kích cỡ thế này,
với kích cỡ thế này,
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
chúng tôi ăn gian bằng cách
dùng nam châm.
dùng nam châm.
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
Và nam châm trở thành một phần
chân của rô bốt siêu nhỏ,
chân của rô bốt siêu nhỏ,
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
bạn có thể thấy
những khớp nhựa silicon
những khớp nhựa silicon
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
nối bằng nam châm chìm bên trong
di chuyển tới lui
di chuyển tới lui
02:56
by an external magnetic field.
57
163963
2303
trong trường điện từ bên ngoài.
02:58
So this leads to the robot
that I showed you earlier.
that I showed you earlier.
58
166266
2683
Tất cả tạo thành con rô bốt
mà tôi cho bạn xem lúc nãy.
mà tôi cho bạn xem lúc nãy.
Điều thú vị là nó
giúp ta mường tượng
giúp ta mường tượng
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
cách di chuyển của côn trùng
có kích cỡ tương tự.
có kích cỡ tương tự.
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
03:07
We have a really good model
for how everything
for how everything
61
175117
2225
Ta có một mô hình rất tuyệt vời
về cách mọi thứ
về cách mọi thứ
03:09
from a cockroach up to an elephant moves.
62
177342
1962
từ con gián đến con voi di chuyển.
03:11
We all move in this
kind of bouncy way when we run.
kind of bouncy way when we run.
63
179304
2924
Tất cả chúng ta đều di chuyển theo cách
đàn hồi này khi chạy.
đàn hồi này khi chạy.
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
Nhưng khi quá bé nhỏ,
lực giữa bàn chân và mặt đất
lực giữa bàn chân và mặt đất
03:18
are going to affect my locomotion
a lot more than my mass,
a lot more than my mass,
65
186513
2775
sẽ ảnh hưởng đến vận động
nhiều hơn là trọng lượng
nhiều hơn là trọng lượng
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
tạo ra chuyển động đàn hồi.
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
Anh chàng này làm chưa tốt lắm,
03:25
but we do have slightly larger versions
that do run around.
that do run around.
68
193317
3075
nhưng chúng tôi có phiên bản
lớn hơn chút cũng chạy được vòng vòng.
lớn hơn chút cũng chạy được vòng vòng.
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
Nó hình khối vuông khoảng 1 centimét,
1 centimét mỗi cạnh, bé xíu,
1 centimét mỗi cạnh, bé xíu,
03:32
and we've gotten this to run
about 10 body lengths per second,
about 10 body lengths per second,
70
200277
2902
chúng tôi cho nó chạy gấp 10 lần
phần thân trong một giây,
phần thân trong một giây,
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
10 centimét trong một giây.
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
Khá nhanh đối với một gã bé tí tẹo,
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
giới hạn ở phạm vị
thử nghiệm của chúng tôi.
thử nghiệm của chúng tôi.
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
Nhưng bạn có thể hình dung
cách nó hoạt động ngay tại đây.
cách nó hoạt động ngay tại đây.
Chúng tôi cũng có thể làm phiên bản in 3D
có thể vượt chướng ngại vật,
có thể vượt chướng ngại vật,
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
rất giống với con gián
mà bạn thấy lúc nãy.
mà bạn thấy lúc nãy.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
Để rồi cuối cùng,
gom mọi thứ vào trong rô bốt.
gom mọi thứ vào trong rô bốt.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
Chúng tôi muốn cảm ứng, điện,
điều khiển, dẫn động.. tất cả
điều khiển, dẫn động.. tất cả
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
không cần mọi thứ phải
đều có nguồn gốc sinh học.
đều có nguồn gốc sinh học.
04:00
So this robot's about
the size of a Tic Tac.
the size of a Tic Tac.
80
228765
3135
Rô bốt cỡ bằng một viên kẹo Tic Tac.
04:04
And in this case, instead of magnets
or muscles to move this around,
or muscles to move this around,
81
231900
3949
Trong trường hợp này, thay vì dùng
nam châm hay cơ bắp để di chuyển,
nam châm hay cơ bắp để di chuyển,
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
chúng tôi dùng hỏa tiễn.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
Nhờ chất liệu năng lượng
dễ gia công,
dễ gia công,
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
chúng tôi có thể
tạo ra thứ rất nhỏ cỡ pixel
tạo ra thứ rất nhỏ cỡ pixel
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
và có thể gắn những pixel này
dưới bụng rô bốt
dưới bụng rô bốt
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
và nó sẽ nhảy lên khi
cảm nhận được sự gia tăng ánh sáng.
cảm nhận được sự gia tăng ánh sáng.
Phim kế là một trong những phim
yêu thích của tôi.
yêu thích của tôi.
04:24
So the next video is one of my favorites.
87
252645
1973
04:26
So you have this 300-milligram robot
88
254618
3040
Bạn có con rô bốt 300 miligram này
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
nhảy cao khoảng tám centimét
trong không trung.
trong không trung.
04:32
It's only four by four
by seven millimeters in size.
by seven millimeters in size.
90
260064
2910
Nó có kích cỡ chỉ
(4x4x7) milimét.
(4x4x7) milimét.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
Bạn sẽ thấy một tia sáng chói
lúc ban đầu
lúc ban đầu
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
khi động cơ được khởi động,
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
và rô bốt nhào xuống.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
Lúc có tia sáng chói đó,
04:42
and you can see the robot
jumping up through the air.
jumping up through the air.
95
270139
3197
bạn có thể thấy rô bốt vút lên
trong không trung.
trong không trung.
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
Không có dây giữ.
Không có dây nối.
Không có dây nối.
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
Tất cả mọi thứ đều nằm bên trong,
và nó nhảy vì
và nó nhảy vì
04:51
to the student just flicking on
a desk lamp next to it.
a desk lamp next to it.
98
278862
4381
bạn sinh viên bật đèn bàn kế bên nó.
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
Tôi nghĩ bạn có thể tưởng tượng tất cả
những điều thú vị có thể làm
những điều thú vị có thể làm
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
với những rô bốt biết chạy, bò,
nhảy và lăn với kích thước này.
nhảy và lăn với kích thước này.
05:03
Imagine the rubble that you get after
a natural disaster like an earthquake.
a natural disaster like an earthquake.
101
291604
3790
Hãy nghĩ đến đống đổ nát
sau một thảm họa tự nhiên như động đất.
sau một thảm họa tự nhiên như động đất.
Tưởng tượng những rô bốt nhỏ
bò vào trong đó
bò vào trong đó
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
để tìm kiếm người sống sót.
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
Hãy tưởng tượng nhiều rô bốt nhỏ
chạy vòng vòng trên cầu
chạy vòng vòng trên cầu
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
để kiểm tra và
đảm bảo rằng nó an toàn
đảm bảo rằng nó an toàn
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
ngăn ngừa những vụ gãy cầu
như vụ
như vụ
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
xảy ra vùng ngoại ô Minneapolis
năm 2007.
năm 2007.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
Tưởng tượng điều bạn có thể làm
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
nếu cho rô bốt bơi
theo dòng máu.
theo dòng máu.
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
Sao? “Chuyến du hành ngoạn mục”
Issac Asimov.
Issac Asimov.
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
Ta có thể phẫu thuật
mà không cần phải mở toang cơ thể.
mà không cần phải mở toang cơ thể.
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
Hay thay đổi
cách ta tạo mọi thứ
cách ta tạo mọi thứ
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
nếu cho những rô bốt nhỏ xíu này
làm việc như những con mối,
làm việc như những con mối,
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
dựng lên những gò mối 8 mét
cực kỳ cao như thế này,
cực kỳ cao như thế này,
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
rất thoáng mát và hiệu quả
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
như ở Châu Phi và Châu Úc.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
Tất cả là tiềm năng
có thể được khai thác
có thể được khai thác
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
Tới nay, dù đã có nhiều bước tiến,
con đường phía trước vẫn còn dài,
con đường phía trước vẫn còn dài,
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
05:58
and hopefully some of you
can contribute to that destination.
can contribute to that destination.
120
346561
2858
hy vọng các bạn ở đây có thể
góp phần vào đích đến đó.
góp phần vào đích đến đó.
06:01
Thanks very much.
121
349419
1768
Cảm ơn rất nhiều.
06:03
(Applause)
122
351187
2204
(Vỗ tay)
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