TED2014
Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots
Robert Full: Los secretos de las criaturas más repugnantes de la naturaleza aplicados a los robots
Filmed:
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¿Cómo pueden los robots aprender a estabilizarse en terrenos irregulares, hacer movimientos gimnásticos en el aire y chocarse contra las paredes sin hacerse daño? Robert Full analiza el increíble cuerpo de las cucarachas para mostrarnos lo que estos pueden enseñarles a los ingenieros de robótica.
Robert Full - Biologist
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
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00:12
Even nature's most disgusting creatures
0
930
2904
Incluso las criaturas
más repugnantes de la naturaleza
más repugnantes de la naturaleza
00:15
have important secrets,
1
3834
2567
poseen importantes secretos.
Pero, ¿quién querría que se le abalanzase
una multitud de cucarachas?
una multitud de cucarachas?
00:18
but who would want a swarm of cockroaches
2
6401
1489
00:19
coming towards them?
3
7890
1594
00:21
Yet one of the greatest differences
between natural and human technologies
between natural and human technologies
4
9484
3012
Una gran diferencia entre la
tecnología natural y la humana
tecnología natural y la humana
00:24
relates to robustness.
5
12496
2215
tiene que ver con la robustez.
00:26
Robust systems are stable in complex
6
14711
2573
Los sistemas robustos
son estables en medios
nuevos y complejos.
nuevos y complejos.
00:29
and new environments.
7
17284
1721
Las cucarachas pueden autoestabilizarse
al correr por un terreno irregular.
al correr por un terreno irregular.
00:31
Remarkably, cockroaches can self-stabilize
8
19005
1795
00:32
running over rough terrain.
9
20800
1679
Al colocarles un cinturón cohete,
00:34
When we put a jet pack on them,
10
22479
1262
00:35
or give them a perturbation like an earthquake,
11
23741
2011
o ante una perturbación,
como un terremoto,
como un terremoto,
00:37
we discovered that their wonderfully tuned legs
12
25752
2891
descubrimos que sus patas
perfectamente ajustadas
perfectamente ajustadas
00:40
allow them to self-stabilize
13
28643
1625
les permiten autoestabilizarse
00:42
without using any of their brainpower.
14
30268
3662
sin usar parte de su
capacidad cerebral.
capacidad cerebral.
00:45
They can go over complex terrain like grass,
15
33930
3130
Pueden atravesar terrenos complicados,
como la hierba,
como la hierba,
00:49
no problem, and not get destabilized.
16
37060
1952
sin problema, sin desestabilizarse.
Descubrimos un nuevo
comportamiento con el que,
comportamiento con el que,
00:51
We discovered a new behavior where,
17
39012
1514
00:52
because of their shape,
18
40526
1164
gracias a su forma, se ponen
de lado automáticamente
de lado automáticamente
00:53
they actually roll automatically to their side
19
41690
2078
00:55
to go through this artificial test bit of grass.
20
43768
3952
para atravesar este
trozo de hierba artificial.
trozo de hierba artificial.
00:59
Robust systems can perform multiple tasks
21
47720
2437
Los sistemas robustos
pueden realizar varias tareas
pueden realizar varias tareas
01:02
with the same structure.
22
50157
2138
con la misma estructura.
En este nuevo comportamiento
que descubrimos,
que descubrimos,
01:04
Here's a new behavior we've discovered.
23
52295
1867
01:06
The animals rapidly invert and disappear
24
54162
1846
los animales se giran rápidamente y desaparecen
en menos de 150 milisegundos.
en menos de 150 milisegundos.
01:08
in less than 150 milliseconds — you never see them —
25
56008
2501
Es imposible verlo.
01:10
using the same structures that
they use to run, their legs.
they use to run, their legs.
26
58509
2363
Y usan las mismas estructuras
que para correr: las patas.
que para correr: las patas.
01:12
They can run upside down
27
60872
1604
Pueden correr boca abajo, muy rápido,
por barras, ramas y alambres,
por barras, ramas y alambres,
01:14
very rapidly on rods, branches and wires,
28
62476
3132
01:17
and if you perturb one of those branches,
29
65608
1479
y si alteras una de esas ramas,
pueden hacer esto:
pueden hacer esto:
01:19
they can do this.
30
67087
1793
Realizan movimientos gimnásticos
01:20
They can perform gymnastic maneuvers
31
68880
1530
01:22
like no robot we have yet.
32
70410
2578
que ninguno de nuestros robots
puede realizar aún.
puede realizar aún.
01:24
And they have nearly unlimited
33
72988
1731
Y tienen una movilidad casi ilimitada
con esa misma estructura,
con esa misma estructura,
01:26
maneuverability with that same structure
34
74719
2597
01:29
and unprecedented access to a variety
35
77316
3820
y un acceso sin precedentes
a diferentes zonas.
a diferentes zonas.
01:33
of different areas.
36
81136
4270
01:37
They have wings for flying when they get warm,
37
85406
2623
Tienen alas para volar
cuando tienen calor,
cuando tienen calor,
01:40
but they use those same wings to flip over
38
88029
2614
pero las usan también
para darse la vuelta
para darse la vuelta
01:42
if they get destabilized.
39
90643
3957
si se desestabilizan.
01:46
Very effective.
40
94600
1297
Muy eficaz.
01:47
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe.
41
95897
3205
Los sistemas robustos están protegidos;
son a prueba de fallos.
son a prueba de fallos.
01:51
This is the foot of a cockroach.
42
99102
1140
Este es la pata de una cucaracha.
01:52
It has spines, gluey pads and claws,
43
100242
3289
Tiene pinchos,
almohadillas pegajosas y garras,
almohadillas pegajosas y garras,
pero si le arrancas una de esas patas,
01:55
but if you take off those feet,
44
103531
1591
01:57
they can still go over rough terrain,
45
105122
1708
puede seguir andando
por un terreno complicado,
por un terreno complicado,
01:58
like the bottom video that you see,
46
106830
1897
como en este vídeo,
02:00
without hardly slowing down. Extraordinary.
47
108727
3371
sin ralentizarse demasiado.
Extraordinario.
02:04
They can run up mesh without their feet.
48
112098
3173
Pueden subir por la malla
sin usar las patas.
sin usar las patas.
02:07
Here's an animal using a normal, alternating tripod:
49
115271
2283
Este animal está usando
un trípode alternante normal:
un trípode alternante normal:
02:09
three legs, three legs, three legs,
50
117554
1543
3 patas, 3 patas...
02:11
but in nature, the insects often have lost their legs.
51
119097
3692
pero en la naturaleza, los insectos
a menudo pierden las patas.
a menudo pierden las patas.
02:14
Here's one moving with two middle legs gone.
52
122789
4010
Este camina sin sus
2 patas de en medio.
2 patas de en medio.
02:18
It can even lose three legs, in a tripod,
53
126799
2916
Pueden perder hasta
3 patas, en un trípode,
3 patas, en un trípode,
02:21
and adopt a new gait, a hopping gait.
54
129715
3927
y adoptar un nuevo caminar,
andando a saltos.
andando a saltos.
02:25
And I point out that all of these videos
55
133642
1958
Y quiero recalcar que todos estos vídeos
02:27
are slowed down 20 times,
56
135600
1704
han sido ralentizados 20 veces,
02:29
so they're actually really fast, when you see this.
57
137304
2015
así que en realidad se mueven rapidísimo.
02:31
Robust systems are also damage resistant.
58
139319
3511
Los sistemas robustos
también son resistentes a los daños.
también son resistentes a los daños.
02:34
Here's an animal climbing up a wall.
59
142830
1813
Este es un animal que sube una pared.
02:36
It looks like a rapid, smooth, vertical climb,
60
144643
2496
Parece una subida rápida,
tranquila y vertical,
tranquila y vertical,
02:39
but when you slow it down,
61
147139
1239
pero cuando lo ralentizamos,
02:40
you see something very different.
62
148378
2494
vemos algo muy distinto.
02:42
Here's what they do.
63
150872
1648
Esto es lo que hacen:
02:44
They intentionally have a
head-on collision with the wall
head-on collision with the wall
64
152520
3007
Se golpean a propósito
la cabeza contra la pared,
la cabeza contra la pared,
02:47
so they don't slow down and can transition up it
65
155527
2114
para no bajar el ritmo
y poder subirla en 75 milisegundos.
y poder subirla en 75 milisegundos.
02:49
in 75 milliseconds.
66
157641
2398
02:52
And they can do this in part because they have
67
160039
1861
En parte, pueden hacerlo
02:53
extraordinary exoskeletons.
68
161900
2057
porque tienen unos
exoesqueletos extraordinarios.
exoesqueletos extraordinarios.
02:55
And they're really just made up of compliant joints
69
163957
3809
Y están hechos solo
con articulaciones,
con articulaciones,
02:59
that are tubes and plates
70
167766
1733
es decir, tubos y láminas
unidos unos a otros.
unidos unos a otros.
03:01
connected to one another.
71
169499
1543
03:03
Here's a dissection of an abdomen of a cockroach.
72
171042
2947
Esta es la disección del
abdomen de una cucaracha.
abdomen de una cucaracha.
03:05
You see these plates, and you
see the compliant membrane.
see the compliant membrane.
73
173989
3961
Aquí pueden ver
las láminas y las membranas.
las láminas y las membranas.
03:09
My engineering colleague at Berkeley
74
177950
2816
Mi colega ingeniero de Berkeley
03:12
designed with his students
75
180766
1124
diseñó con sus estudiantes
03:13
a novel manufacturing technique
76
181890
1481
una técnica de fabricación innovadora
03:15
where you essentially origami the exoskeleton,
77
183371
3611
en la que, básicamente, creas
un exoesqueleto como origami
un exoesqueleto como origami
03:18
you laser cut it, laminate it,
78
186982
1360
lo cortas con láser, lo laminas,
03:20
and you fold it up into a robot.
79
188342
2395
y envuelves con esto al robot.
03:22
And you can do that now in less than 15 minutes.
80
190737
5817
Esto se puede hacer
en menos de 15 minutos.
en menos de 15 minutos.
03:28
These robots, called DASH,
81
196554
1939
Estos robots, llamados DASH,
03:30
for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod,
82
198493
2610
acrónimo de Hexápodo
Desplegado Dinámico Autónomo,
Desplegado Dinámico Autónomo,
03:33
are highly compliant robots,
83
201103
3082
son muy flexibles
03:36
and they're remarkably robust as a result
84
204185
3702
y extraordinariamente robustos
como resultado de estas características.
como resultado de estas características.
03:39
of these features.
85
207887
1803
03:41
They're certainly incredibly damage resistant.
86
209690
6058
Desde luego, son muy
resistentes a los daños.
resistentes a los daños.
03:47
(Laughter)
87
215748
3353
Vídeo: (Risas)
03:51
They even have some of the
behaviors of the cockroaches.
behaviors of the cockroaches.
88
219101
2469
Incluso tienen algunos de los
comportamientos de las cucarachas.
comportamientos de las cucarachas.
03:53
So they can use their smart, compliant body
89
221570
2273
Así que pueden usar
su cuerpo hábil y flexible
su cuerpo hábil y flexible
03:55
to transition up a wall
90
223843
2517
para subir por una pared
de un modo muy simple.
de un modo muy simple.
03:58
in a very simple way.
91
226360
2892
04:01
They even have some of the beginnings
92
229252
1628
Incluso poseen el principio del
comportamiento de inversión rápida
comportamiento de inversión rápida
04:02
of the rapid inversion behavior
93
230880
1319
04:04
where they disappear.
94
232199
2844
mediante el que desaparecen.
04:07
Now we want to know why they can go anywhere.
95
235043
1477
Queremos saber por qué
pueden ir a cualquier parte.
pueden ir a cualquier parte.
04:08
We discovered that they can go through
96
236520
1569
Descubrimos que pueden atravesar
huecos de 3 mm.,
huecos de 3 mm.,
04:10
three-millimeter gaps,
97
238089
1788
04:11
the height of two pennies, two stacked pennies,
98
239877
2361
la altura de 2 centavos apilados,
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
04:15
they can actually run through those confined spaces
100
243286
2575
y cuando lo hacen,
pueden, de hecho,
atravesar corriendo
atravesar corriendo
04:17
at high speeds,
101
245861
1757
estos espacios limitados
a alta velocidad,
a alta velocidad,
04:19
although you never see it.
102
247618
3182
aunque nunca podamos verlo.
04:22
To understand it better,
103
250800
1062
Para entenderlo mejor,
04:23
we did a CT scan of the exoskeleton
104
251862
2078
hicimos una tomografía del exoesqueleto
04:25
and showed that they can compress their body
105
253940
1474
y nos mostró que podían comprimir
sus cuerpos más de un 40 %.
sus cuerpos más de un 40 %.
04:27
by over 40 percent.
106
255414
2646
04:30
We put them in a materials testing machine
107
258060
1557
Los pusimos en una máquina
de prueba de materiales
de prueba de materiales
04:31
to look at the stress strain analysis
108
259617
2356
para observar los análisis de estrés
04:33
and showed that they can withstand forces
109
261973
2118
y mostraron que pueden soportar fuerzas
800 veces superiores a su peso corporal,
800 veces superiores a su peso corporal,
04:36
800 times their body weight,
110
264091
1904
04:37
and after this they can fly and run
111
265995
1890
y tras esto pueden volar y correr
con absoluta normalidad.
con absoluta normalidad.
04:39
absolutely normally.
112
267885
1990
04:41
So you never know where
113
269875
1723
Así que uno nunca sabe a dónde lo llevará
la investigación basada en la curiosidad.
la investigación basada en la curiosidad.
04:43
curiosity-based research will lead,
114
271598
3074
04:46
and someday you may want a swarm
115
274672
1539
Quizás un día Uds. quieran
04:48
of cockroach-inspired robots
116
276211
2194
que una multitud de robots
inspirados en las cucarachas,
inspirados en las cucarachas,
04:50
to come at you.
117
278405
2414
se les acerquen.
04:52
(Laughter)
118
280819
7121
(Risas)
(Aplausos)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
Gracias.
05:01
(Applause)
120
289497
1286
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Robert Full - BiologistRobert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering.
Why you should listen
UC Berkeley biologist Robert Full is fascinated by the motion of creatures like cockroaches, crabs and geckos having many legs, unusual feet or talented tails. He has led an effort to demonstrate the value of learning from Nature by the creating interdisciplinary collaborations of biologists, engineers, mathematicians and computer scientists from academia and industry. He founded CiBER, the Center for interdisciplinary Bio-inspiration in Education and Research, and the Poly-PEDAL Laboratory, which studies the Performance, Energetics and Dynamics of Animal Locomotion (PEDAL) in many-footed creatures (Poly).
His research shows how studying a diversity of animals leads to the discovery of general principles which inspire the design of novel circuits, artificial muscles, exoskeletons, versatile scampering legged search-and-rescue robots and synthetic self-cleaning dry adhesives based on gecko feet. He is passionate about discovery-based education leading to innovation -- and he even helped Pixar’s insect animations in the film A Bug's Life.
Robert Full | Speaker | TED.com