TED2014
Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots
رابرت فول: روبات هایی مجهز به اسرار بدشکل ترین موجودات طبیعت
Filmed:
Readability: 4.7
1,286,255 views
چگونه روبات ها می توانند بیاموزند که در زمین های ناهموار پایدار بمانند،وارونه حرکت کنند، در هوا حرکات ژیمناستیک انجام داده و بدون صدمه زدن به خودشان روی دیوار حرکت کنند؟ رابرت فول بدن شگفت انگیز سوسک ها را بررسی می کند تا نشان بدهد که این موجودات چه چیزهایی را می توانند به مهندسان رباتیک بیاموزند.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
Even nature's most disgusting creatures
0
930
2904
حتی نفرت انگیز ترین موجودات طبیعت،
00:15
have important secrets,
1
3834
2567
اسرار مهمی دارند،
00:18
but who would want a swarm of cockroaches
2
6401
1489
اما چه کسی می خواهد که یک گروه سوسک
00:19
coming towards them?
3
7890
1594
به سمت او بیایند؟
00:21
Yet one of the greatest differences
between natural and human technologies
between natural and human technologies
4
9484
3012
یکی از بزرگترین تفاوت ها بین طبیعت و تکنولوژی انسانی،
00:24
relates to robustness.
5
12496
2215
به مقاوم بودن مربوط می شود.
00:26
Robust systems are stable in complex
6
14711
2573
سیستم های روباست در محیط پیچیده و جدید
00:29
and new environments.
7
17284
1721
پایدار هستند.
00:31
Remarkably, cockroaches can self-stabilize
8
19005
1795
شایان ذکر است که سوسک ها می توانند هنگام راه رفتن روی زمین های خشن
00:32
running over rough terrain.
9
20800
1679
خود را تثبیت کنند.
00:34
When we put a jet pack on them,
10
22479
1262
وقتی یک جِت پَک یا کوله پشتی پرتابی پشت آنها بگذاریم
00:35
or give them a perturbation like an earthquake,
11
23741
2011
یا اختلالی مانند زلزله به آنها بدهیم،
00:37
we discovered that their wonderfully tuned legs
12
25752
2891
خواهیم دید که پاهای تنظیم شده شگفت انگیزشان
00:40
allow them to self-stabilize
13
28643
1625
به آنها اجازه خودپایداری می دهد،
00:42
without using any of their brainpower.
14
30268
3662
بدون اینکه از قدرت مغز خود استفاده کنند.
00:45
They can go over complex terrain like grass,
15
33930
3130
آنها می توانند در زمینهای پیچیده ای مانند چمن حرکت کنند
00:49
no problem, and not get destabilized.
16
37060
1952
بدون اینکه دچار مشکل شده یا پایداری خود را از دست بدهند.
00:51
We discovered a new behavior where,
17
39012
1514
ما رفتار جدیدی را کشف کردیم که آنها
00:52
because of their shape,
18
40526
1164
به خاطر جسمشان،
00:53
they actually roll automatically to their side
19
41690
2078
به طور خودکار به پهلویشان می غلتند
00:55
to go through this artificial test bit of grass.
20
43768
3952
تا از چمن آزمایشی مصنوعی عبور کنند.
00:59
Robust systems can perform multiple tasks
21
47720
2437
سیستم های روباست می توانند چندین کار را
01:02
with the same structure.
22
50157
2138
با ساختاری یکسان انجام دهند.
01:04
Here's a new behavior we've discovered.
23
52295
1867
رفتار جدیدی را که ما کشف کردیم برایتان می گویم.
01:06
The animals rapidly invert and disappear
24
54162
1846
حیوانات می توانند به سرعت بچرخند و ناپدید شوند،
01:08
in less than 150 milliseconds — you never see them —
25
56008
2501
در کمتر از ۱۵۰ میلی ثانیه - که هرگز نمی توانید آنها را ببینید -
01:10
using the same structures that
they use to run, their legs.
they use to run, their legs.
26
58509
2363
با استفاده از همان ساختاری که برای دویدن استفاده می کنند. پاهایشان.
01:12
They can run upside down
27
60872
1604
آنها می توانند وارونه و به سرعت
01:14
very rapidly on rods, branches and wires,
28
62476
3132
روی میله ها، شاخه ها و سیم ها بدوند،
01:17
and if you perturb one of those branches,
29
65608
1479
و اگر یکی از آن شاخه ها را تکان دهید
01:19
they can do this.
30
67087
1793
می توانند این کار را بکنند.
01:20
They can perform gymnastic maneuvers
31
68880
1530
آنها می توانند حرکات ژیمناستیکی انجام دهند
01:22
like no robot we have yet.
32
70410
2578
که هیچ کدام از روبات های ما در حال حاضر نمی توانند.
01:24
And they have nearly unlimited
33
72988
1731
و آنها قدرت مانورپذیری تقریباً نامحدودی
01:26
maneuverability with that same structure
34
74719
2597
با ساختاری مشابه،
01:29
and unprecedented access to a variety
35
77316
3820
و دسترسی بی سابقه ای به انواع مختلفی
01:33
of different areas.
36
81136
4270
از محیط ها دارند.
01:37
They have wings for flying when they get warm,
37
85406
2623
آنها بالهایی دارند که وقتی گرم می شوند برای پرواز استفاده می کنند
01:40
but they use those same wings to flip over
38
88029
2614
اما آنها این بال ها را برای چرخیدن
01:42
if they get destabilized.
39
90643
3957
در زمانی که ناپایدار می شوند هم استفاده می کنند.
01:46
Very effective.
40
94600
1297
بطرز بسیار موثری.
01:47
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe.
41
95897
3205
سیستمهای روباست همچنین متحمل خطا و خرابی امن هستند.
01:51
This is the foot of a cockroach.
42
99102
1140
این پای یک سوسک است.
01:52
It has spines, gluey pads and claws,
43
100242
3289
که دارای تیغها، نوارهای چسبناک و چنگال است،
01:55
but if you take off those feet,
44
103531
1591
اما اگر آن پاها را قطع کنید،
01:57
they can still go over rough terrain,
45
105122
1708
باز هم می توانند در زمین های خشن حرکت کنند -
01:58
like the bottom video that you see,
46
106830
1897
شبیه به ویدئوی پایین که مشاهده می کنید -
02:00
without hardly slowing down. Extraordinary.
47
108727
3371
بدون اینکه سرعت آنها کم بشود. فوق العاده است.
02:04
They can run up mesh without their feet.
48
112098
3173
سوسک ها می توانند بدون پاهایشان از شبکه های توری بالا بروند.
02:07
Here's an animal using a normal, alternating tripod:
49
115271
2283
اینجا حیوانی است که در حال استفاده از روش سه پایه عادی و متناوب می باشد.
02:09
three legs, three legs, three legs,
50
117554
1543
سه پا، سه پا، سه پا،
02:11
but in nature, the insects often have lost their legs.
51
119097
3692
اما در طبیعت، حشرات اغلب پاهای خود را از دست می دهند،
02:14
Here's one moving with two middle legs gone.
52
122789
4010
اینجا حیوانی است که از دوپای وسط استفاده می کند.
02:18
It can even lose three legs, in a tripod,
53
126799
2916
حشره می تواند حتی سه پای خود را از دست بدهد
02:21
and adopt a new gait, a hopping gait.
54
129715
3927
و طرز حرکت جدیدی را در پیش بگیرد. حرکت پرشی.
02:25
And I point out that all of these videos
55
133642
1958
و باید اشاره کنم که تمام این ویدئوها
02:27
are slowed down 20 times,
56
135600
1704
۲۰ مرتبه آهسته شده اند.
02:29
so they're actually really fast, when you see this.
57
137304
2015
بنابراین آنها واقعا سریع هستند.
02:31
Robust systems are also damage resistant.
58
139319
3511
سیستم های روباست در برابر آسیب مقاوم هستند.
02:34
Here's an animal climbing up a wall.
59
142830
1813
اینجا حیوانی است که از دیواری بالا می رود.
02:36
It looks like a rapid, smooth, vertical climb,
60
144643
2496
این حرکت شبیه به یک صعود سریع،روان و عمودی است
02:39
but when you slow it down,
61
147139
1239
اما وقتی آن را آهسته می کنید
02:40
you see something very different.
62
148378
2494
چیزی متفاوت را می بینید.
02:42
Here's what they do.
63
150872
1648
این کاری است که آنها انجام می دهند.
02:44
They intentionally have a
head-on collision with the wall
head-on collision with the wall
64
152520
3007
آنها عمداً با سر به دیوار برخورد می کنند
02:47
so they don't slow down and can transition up it
65
155527
2114
که باعث می شود سرعتشان کم نشده و بتوانند در ۷۵ میلی ثانیه
02:49
in 75 milliseconds.
66
157641
2398
از دیوار بالا بروند.
02:52
And they can do this in part because they have
67
160039
1861
آنها می توانند این کار ها را انجام دهند به این دلیل که
02:53
extraordinary exoskeletons.
68
161900
2057
اسکلت خارجی فوق العاده ای دارند.
02:55
And they're really just made up of compliant joints
69
163957
3809
و واقعاً از مفاصل سازگاری ساخته شده اند
02:59
that are tubes and plates
70
167766
1733
که لوله ها و صفحات هستند و
03:01
connected to one another.
71
169499
1543
به یکدیگر متصل می باشند.
03:03
Here's a dissection of an abdomen of a cockroach.
72
171042
2947
این یک کالبدشکافی از شکم سوسک است.
03:05
You see these plates, and you
see the compliant membrane.
see the compliant membrane.
73
173989
3961
شما صفحات و غشاء های سازگار را مشاهده می کنید.
03:09
My engineering colleague at Berkeley
74
177950
2816
همکاران مهندس من در برکلی
03:12
designed with his students
75
180766
1124
با همکاری دانش آموزان،
03:13
a novel manufacturing technique
76
181890
1481
تکنیک افسانه ای طراحی کرده اند.
03:15
where you essentially origami the exoskeleton,
77
183371
3611
در این روش شما می توانید اسکلت را تا کنید،
03:18
you laser cut it, laminate it,
78
186982
1360
آن را برش دهید، ورقه ورقه کنید
03:20
and you fold it up into a robot.
79
188342
2395
و به شکل یک روبات در بیاورید.
03:22
And you can do that now in less than 15 minutes.
80
190737
5817
می توانید این کار را در کمتر از ۱۵ دقیقه انجام دهید.
03:28
These robots, called DASH,
81
196554
1939
این روبات ها، DASH نامیده می شوند
03:30
for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod,
82
198493
2610
که مخفف ربات شش پای انعطاف پذیر خودمختار است.
03:33
are highly compliant robots,
83
201103
3082
این روبات ها بسیار سازگار هستند
03:36
and they're remarkably robust as a result
84
204185
3702
و قابل ذکره که به دلیل ویژگی هایشان
03:39
of these features.
85
207887
1803
روباست هم به حساب می آیند.
03:41
They're certainly incredibly damage resistant.
86
209690
6058
قطعاً به طرز شگفت انگیزی در برابر آسیب مقاوم اند.
03:47
(Laughter)
87
215748
3353
(خنده)
03:51
They even have some of the
behaviors of the cockroaches.
behaviors of the cockroaches.
88
219101
2469
این روبات ها بعضی از رفتارهای سوسک ها را دارند،
03:53
So they can use their smart, compliant body
89
221570
2273
بنابراین می توانند از بدن هوشمند و سازگارشان
03:55
to transition up a wall
90
223843
2517
برای بالا رفتن از دیوار
03:58
in a very simple way.
91
226360
2892
به شکلی بسیار ساده استفاده کنند.
04:01
They even have some of the beginnings
92
229252
1628
آنها قسمتی ابتدایی از رفتارِ
04:02
of the rapid inversion behavior
93
230880
1319
وارونه شدن سریع را نیز دارا هستند
04:04
where they disappear.
94
232199
2844
که به کمک آن ناپدید می شوند.
04:07
Now we want to know why they can go anywhere.
95
235043
1477
حالا می خواهیم بدانیم چرا آنها هرجایی می توانند بروند.
04:08
We discovered that they can go through
96
236520
1569
ما کشف کردیم که می توانند از میان
04:10
three-millimeter gaps,
97
238089
1788
شکاف سه میلیمتری،
04:11
the height of two pennies, two stacked pennies,
98
239877
2361
و ارتفاع دو سکه ی بهم چسبیده عبور کنند.
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
و وقتی این کار را انجام می دهند
04:15
they can actually run through those confined spaces
100
243286
2575
می توانند با سرعتی بالا از آن فضاهای محدود
04:17
at high speeds,
101
245861
1757
عبور کنند
04:19
although you never see it.
102
247618
3182
طوری که هرگز آنها را نمی بینید.
04:22
To understand it better,
103
250800
1062
برای اینکه بهتر متوجه شوید
04:23
we did a CT scan of the exoskeleton
104
251862
2078
ما یک سی تی اسکن از اسکلت آنها انجام دادیم
04:25
and showed that they can compress their body
105
253940
1474
و می بینید که این موجودات می توانند بیش از چهل درصد
04:27
by over 40 percent.
106
255414
2646
از بدنشان را فشرده کنند.
04:30
We put them in a materials testing machine
107
258060
1557
ما آنها در یک ماشین تست ماده قرار دادیم
04:31
to look at the stress strain analysis
108
259617
2356
تا آنالیز جسمش را بررسی کنیم
04:33
and showed that they can withstand forces
109
261973
2118
و دیدیم که می توانند در برابر نیرویی
04:36
800 times their body weight,
110
264091
1904
هشتصد برابر وزنشان مقاومت کنند
04:37
and after this they can fly and run
111
265995
1890
و بعد از آن با حالتی معمولی
04:39
absolutely normally.
112
267885
1990
بدوند و پرواز کنند.
04:41
So you never know where
113
269875
1723
بنابراین شما هیچوقت نمی دانید
04:43
curiosity-based research will lead,
114
271598
3074
پژوهش های مبتنی بر کنجکاوی به کجا منجر می شوند
04:46
and someday you may want a swarm
115
274672
1539
و یک روز ممکن است بخواهید که یک گروه
04:48
of cockroach-inspired robots
116
276211
2194
از روبات های الهام گرفته شده از سوسک
04:50
to come at you.
117
278405
2414
به سوی شما بیایند.
04:52
(Laughter)
118
280819
7121
(خنده)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
ممنونم.
05:01
(Applause)
120
289497
1286
(تشویق)
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