Auke Ijspeert: A robot that runs and swims like a salamander
اوک جاسپرت: رباتی که میتواند مانند یک سمندربدود وشنا کند
Auke Ijspeert works at the intersection of robotics, biology and computational neuroscience. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
to closely mimic a salamander species
زیادی حرکات یک گونه سمندر را با نام
شنا هم میکند.
why did we design this robot?
را طراحی کردیم؟
as a scientific tool for neuroscience.
برای علوم اعصاب طراحی شده.
together with neurobiologists
عصبی طراحی کردیم
controls locomotion.
میکند.
by animal locomotion.
جانوران قرار
or a cat running or jumping around,
دویدن و اینسو و آنسو پریدن گربه یاحتی
a very, very complex control problem.
بسیار پیچیده کنترل را انجام میدهد.
more or less 200 muscles perfectly,
ماهیچه را هماهنگ کند.
we fall over or we do bad locomotion.
میخوریم یا نمیتوانیم به درستی حرکت کنیم.
how this works.
کار میکند.
behind animal locomotion.
already simplify locomotion in animals.
در حیوانات ساده کرده است.
a sensorimotor coordination loop
حسی حرکتی را
and mechanical activity.
خلق میکنند.
are central pattern generators.
in the spinal cord of vertebrate animals
مهرهداران هستند
rhythmic patterns of activity
تولید کنند،
only very simple input signals.
سادهای دریافت
from higher parts of the brain,
the cerebellum, the basal ganglia,
of the spinal cord
just a low-level component,
سطح پایین
of the locomotion problem.
that you can cut the head off a chicken,
پس از قطع سر یک مرغ
spinal cord and body,
عمدهای
حل کنند.
is very complex,
is very difficult.
in the motor cortex
راحتتر است
because it's protected by the vertebrae.
محافظت میشود.
is really due to a very complex
بسیار پیچیده
between these four components.
what's the role of each over time.
فرایند چیست بسیار دشوار است.
and mathematical models
پولوروبات ومدل های ریاضی واقعا
of research in robotics
رباتیک است
take inspiration from animals
الهام بگیریم
or search and rescue robots
is to take inspiration from animals
بگیریم تا رباتهایی
complex terrain --
کوهها--
still have difficulties
can do a much better job.
میکنند.
scientific tool as well.
نیز باشد.
where robots are used,
رباتها مورد استفاده
for biomechanics or for hydrodynamics.
اعصاب، مکانیک زیستی، ویا هیدرودینامیک
the purpose of Pleurobot.
is to collaborate with neurobiologists
همکاری باعصبشناسانی
a neurobiologist in Bordeaux in France,
and validate them on robots.
درست کنیم و روی رباتها آنها را تست کنیم.
very primitive fish,
ابتدایی هستند،
go toward more complex locomotion,
an interesting tool
میشود تا
is a kind of dream becoming true.
پیوسته است.
I was already working on a computer
دکتری که روی یک کامپیوتر
and salamander locomotion
were just approximations.
فقط تقریبی هستند.
or with mud or with complex ground,
زمینهای پیچیده،
properly on a computer.
بسیار دشوار است.
and real physics?
فیزیک واقعی نداشته باشیم؟
one of my favorites is the salamander.
علاقه من است.
and it's because as an amphibian,
عنوان یک دوزیست
from an evolutionary point of view.
between swimming,
as you see in mammals, in cats and humans.
پستانداران،گربهها و انسانها میبینید.
terrestrial vertebrate,
است،
an anguilliform swimming gait,
شنا مینامیم،
of muscle activity from head to tail.
ازسربه دم میفرستند.
the salamander on the ground,
a walking trot gait.
مینامیم
periodic activation of the limbs
متناوب اعضا را دارید
undulation of the body,
that you are seeing here on Pleurobot.
روبات میبینید.
and fascinating in fact
است آن است که
just by the spinal cord and the body.
میشوند.
a decerebrated salamander --
بردارید --
but you remove the head --
stimulate the spinal cord,
this will induce a walking-like gait.
ایجاد میشود.
the gait accelerates.
حرکت سریع تر می شود.
the animal switches to swimming.
to your spinal cord,
between two very different gaits.
میآید.
has been observed in cats.
مشاهده شده است.
walk, trot and gallop.
بوجود میآید.
switch between walking,
اندک راه رفتن
at high-level stimulation.
locomotion controller.
پیشرفته حرکت میباشد.
in more detail,
مطالعه کردیم،
to a very nice X-ray video machine
اشعه ایکس داشتیم
in Jena University in Germany.
جنا در آلمان در اختیار ما قرار گرفت.
you really have an amazing machine
in great detail.
است.
which bones are important for us
استخوانها برای ما مهم هستند
a whole database of motions,
بانک اطلاعاتی از حرکات،
of motor behaviors
رفتار حرکتی که یک
was to replicate that in our robot.
بازسازیشان در ربات ما بود.
to find out the right structure,
بردیم ساختار درست چیست و اینکه
how to connect them together,
چگونه آنها را به هم وصل کنیم،
these motions as well as possible.
it is to the real animal.
واقعی نزدیک است.
is almost a direct comparison
مقایسه مستقیم
of the real animal and the Pleurobot.
almost a one-to-one exact replay
you see it even better.
قابل مشاهده است.
that we put all over the robot --
پوشاندیم--
and start replaying the swimming gaits.
حرکات شنا را انجام دهد.
because this is difficult to do.
چون کار بسیار سختی است.
بسیار پیچیده هستند.
than a small animal,
از یک حیوان کوچک است،
dynamic scaling of the frequencies
مقیاسبندی دینامیک فرکانسها
the same interaction physics.
فیزیک تعاملی را داریم.
we have a very close match,
مشابه داریم،
with Jean-Marie Cabelguen
انجام دادیم
is that the salamander
سمندر
to the one we find in the lamprey,
have been added to control the limbs,
اعضا را کنترل کنند،
these neural oscillators are
کجا هستند،
a mathematical model
یک مدل ریاضی بود
جفت شوند
between the two very different gaits.
امکانپذیر باشد.
is a previous version of Pleurobot
پولوروبات است
by our spinal cord model
ربات برنامه ریزی شده
through a remote control
it normally should receive
که معمولا
by playing with these signals,
سیگنالها
speed, heading and type of gait.
حرکت را کنترل کنیم.
we have the walking gait,
ما راه رفتن را داریم،
to the swimming gait.
do turning very nicely
of the spinal cord than the other.
to the spinal cord
doesn't need to worry about every muscle.
تک تک ماهیچهها باشد.
about this high-level modulation,
سطح بالا باشد،
to coordinate all the muscles.
ماهیچه ها را انجام دهد.
and the importance of biomechanics.
اهمیت مکانیک زیستی.
مطالعه کردیم،
the morphology helps locomotion.
به حرکت کمک میکند.
criteria in the properties,
like a pantograph-like structure.
and the lower segments always parallel.
موازی نگه میدارد.
that kind of coordinates a bit
is that they are very lightweight.
خیلی سبک هستند.
because then the limbs have low inertia
اینرسی کمی دارند
very elastic behavior of the cat limb,
دست وپای گربه است،
مدیریت کند.
طراحی کردیم.
صحنه دعوت کنیم.
who does his PhD on this robot,
خود روی این روبات کار میکند،
و کوچک است.
as a scientific tool
آن
of the legs of the cat.
مورد بررسی قرار گیرد.
very lightweight,
و سبک است،
and it will not break.
بشکند به آن فشار وارد کنید.
is also very important.
of the leg as pantograph.
is that this quite dynamic gait
کاملا دینامیک
no complex feedback loops.
بازخوردی پیچیدهای وجود ندارد.
already stabilized this quite rapid gait,
کاملا سریع شده است،
already basically simplify locomotion.
حرکت شده است.
disturb a bit locomotion,
حرکت را بر هم بزنیم، همانگونه
where we have the robot go down a step,
و ربات را مجبورمیکنیم از پله پایین برود،
to immediately fall over,
no fast feedback loop.
سریع وجود ندارد.
stabilized the gait,
به آن ثبات بخشید.
and if you have obstacles,
and reflexes and everything.
کامل و همه چیز هستید.
is that just for small perturbation,
a very important message
to neuroscience,
به علوم اعصاب
the body already helps locomotion.
را دست کم نگیرید.
to human locomotion?
than cat and salamander locomotion,
از حرکت گربه و سمندراست،
of humans is very similar
مشابه
for locomotion in humans.
of the spinal cord,
میتواند
paraplegic or tetraplegic.
نخواهد بود.
loses this communication
this descending modulation
that communication
کنندههای
in the world that do exactly that,
پروژه کار میکنند به ویژه
and Silvestro Micera,
که من با
it's very important to understand
communicates with the spinal cord.
and models that I've presented today
مدلهایی که امروز ارائه دادم
in your lab other robots
آزمایشگاه شما دیدم
like a side project,
یعنی جستجو و نجات
to do search and rescue inspection,
جستجو و نجات انجام دهیم،
if you have a difficult situation
موقعیت دشوار روبرو شدید
or a building that is flooded,
for a rescue team or even rescue dogs,
خطرناک هستند،
that can crawl around, swim, walk,
میتواند بخزد، راه برود،
to do inspection and identify survivors
نجات زندهها را انجام دهد
a communication link with the survivor.
don't get scared by the shape of this.
ازشکل آنها نمیهراسند.
change the appearance quite a bit,
عوض کنیم،
might die of a heart attack
قلبی از نگرانی
that this would feed on you.
and it making it more robust,
a good tool out of it.
Thank you and your team.
ABOUT THE SPEAKER
Auke Ijspeert - RoboticistAuke Ijspeert works at the intersection of robotics, biology and computational neuroscience.
Why you should listen
Auke Ijspeert is a professor at the EPFL (the Swiss Federal Institute of Technology at Lausanne), and head of the Biorobotics Laboratory (BioRob). He has a BSc/MSc in Physics from the EPFL and a PhD in artificial intelligence from the University of Edinburgh, with John Hallam and David Willshaw as advisors. He carried out postdocs at IDSIA and EPFL with Jean-Daniel Nicoud and Luca Gambardella, and at the University of Southern California, with Michael Arbib and Stefan Schaal.
Ijspeert is interested in using numerical simulations and robots to get a better understanding of animal locomotion and movement control, and in using inspiration from biology to design novel types of robots and locomotion controllers.
Auke Ijspeert | Speaker | TED.com