TED2014
Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots
Robert Full: Les secrets des créatures les plus dégoûtantes de la nature, détournées pour en faire des robots
Filmed:
Readability: 4.7
1,286,255 views
Comment les robots peuvent-ils se stabiliser sur un terrain accidenté, marcher à l'envers, faire des mouvements de gymnastique dans les airs et courir dans des murs sans s’abîmer ?
Robert Full ausculte le corps incroyable du cafard pour montrer ce qu'il peut enseigner aux ingénieurs robotiques.
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
Même les créatures
les plus répugnantes de la nature
les plus répugnantes de la nature
00:15
have important secrets,
1
3834
2567
cachent des secrets importants,
00:18
but who would want a swarm of cockroaches
2
6401
1489
mais qui voudrait faire face
00:19
coming towards them?
3
7890
1594
à une colonie de cafards ?
00:21
Yet one of the greatest differences
between natural and human technologies
between natural and human technologies
4
9484
3012
Or, une des différences majeures
entre les technologies humaines
entre les technologies humaines
00:24
relates to robustness.
5
12496
2215
et celles de la nature
touche à la robustesse.
touche à la robustesse.
00:26
Robust systems are stable in complex
6
14711
2573
Les systèmes robustes sont stables
00:29
and new environments.
7
17284
1721
dans des environnements
complexes et inconnus.
complexes et inconnus.
00:31
Remarkably, cockroaches can self-stabilize
8
19005
1795
Les cafards peuvent se stabiliser
00:32
running over rough terrain.
9
20800
1679
en courant sur un sol accidenté.
00:34
When we put a jet pack on them,
10
22479
1262
Avec un jet pack sur eux,
00:35
or give them a perturbation like an earthquake,
11
23741
2011
ou lors d'une perturbation
tel un séisme,
tel un séisme,
00:37
we discovered that their wonderfully tuned legs
12
25752
2891
nous avons constaté que leurs
pattes magnifiquement réglées
pattes magnifiquement réglées
00:40
allow them to self-stabilize
13
28643
1625
leur permettent de se stabiliser
00:42
without using any of their brainpower.
14
30268
3662
sans avoir recours ne serait-ce
qu'à une once de leur matière grise.
qu'à une once de leur matière grise.
00:45
They can go over complex terrain like grass,
15
33930
3130
Ils peuvent franchir des terrains
complexes comme une pelouse,
complexes comme une pelouse,
00:49
no problem, and not get destabilized.
16
37060
1952
sans problèmes,
et sans être déstabilisés.
et sans être déstabilisés.
00:51
We discovered a new behavior where,
17
39012
1514
On a découvert que,
00:52
because of their shape,
18
40526
1164
à cause de leur forme,
00:53
they actually roll automatically to their side
19
41690
2078
ils roulent automatiquement sur le côté
00:55
to go through this artificial test bit of grass.
20
43768
3952
pour traverser cet obstacle
d'herbe artificielle.
d'herbe artificielle.
00:59
Robust systems can perform multiple tasks
21
47720
2437
Les systèmes robustes peuvent
opérer des tâches multiples
opérer des tâches multiples
01:02
with the same structure.
22
50157
2138
avec la même structure.
01:04
Here's a new behavior we've discovered.
23
52295
1867
Voici un nouveau comportement
qu'on a trouvé.
qu'on a trouvé.
01:06
The animals rapidly invert and disappear
24
54162
1846
Ils se retournent vite
et disparaissent
et disparaissent
en moins de 150 millisecondes,
impossible de les voir,
impossible de les voir,
01:08
in less than 150 milliseconds — you never see them —
25
56008
2501
01:10
using the same structures that
they use to run, their legs.
they use to run, their legs.
26
58509
2363
en se servant, comme
pour courir, de leurs pattes.
pour courir, de leurs pattes.
01:12
They can run upside down
27
60872
1604
Ils peuvent courir à l'envers,
01:14
very rapidly on rods, branches and wires,
28
62476
3132
très rapidement sur des tiges,
des branches et des fils,
des branches et des fils,
01:17
and if you perturb one of those branches,
29
65608
1479
et si vous secouez la branche,
01:19
they can do this.
30
67087
1793
ils peuvent faire ça.
01:20
They can perform gymnastic maneuvers
31
68880
1530
Des mouvements de gymnastique
01:22
like no robot we have yet.
32
70410
2578
qu'aucun robot ne peut encore faire.
01:24
And they have nearly unlimited
33
72988
1731
Et ils ont une marge de manœuvre
01:26
maneuverability with that same structure
34
74719
2597
presque illimitée
avec cette même structure
avec cette même structure
01:29
and unprecedented access to a variety
35
77316
3820
et des accès sans précédents
à une variété
à une variété
01:33
of different areas.
36
81136
4270
d'endroits différents.
01:37
They have wings for flying when they get warm,
37
85406
2623
Ils ont des ailes pour voler
quand ils ont chaud,
quand ils ont chaud,
01:40
but they use those same wings to flip over
38
88029
2614
mais ils utilisent ces mêmes ailes
pour se retourner
pour se retourner
01:42
if they get destabilized.
39
90643
3957
s'ils sont déstabilisés.
01:46
Very effective.
40
94600
1297
Très efficace.
01:47
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe.
41
95897
3205
Les systèmes robustes sont aussi
fiables et sûrs.
fiables et sûrs.
01:51
This is the foot of a cockroach.
42
99102
1140
Voici la patte d'un cafard.
01:52
It has spines, gluey pads and claws,
43
100242
3289
Il a des épines, des coussinets gluants
et des griffes,
et des griffes,
01:55
but if you take off those feet,
44
103531
1591
mais même si on enlève ces pattes,
01:57
they can still go over rough terrain,
45
105122
1708
ils peuvent traverser un terrain accidenté
01:58
like the bottom video that you see,
46
106830
1897
comme vous voyez en bas,
02:00
without hardly slowing down. Extraordinary.
47
108727
3371
sans vraiment ralentir. Incroyable.
02:04
They can run up mesh without their feet.
48
112098
3173
Ils peuvent escalader
un filet sans leurs pattes.
un filet sans leurs pattes.
02:07
Here's an animal using a normal, alternating tripod:
49
115271
2283
Voilà un animal utilisant
une allure tripode :
une allure tripode :
02:09
three legs, three legs, three legs,
50
117554
1543
trois pattes, trois pattes...
02:11
but in nature, the insects often have lost their legs.
51
119097
3692
Mais dans la nature, les insectes
perdent souvent leurs pattes.
perdent souvent leurs pattes.
02:14
Here's one moving with two middle legs gone.
52
122789
4010
En voici un qui bouge
avec les deux pattes du milieu en moins.
avec les deux pattes du milieu en moins.
02:18
It can even lose three legs, in a tripod,
53
126799
2916
Il peut même perdre
trois pattes, pour un tripode,
trois pattes, pour un tripode,
02:21
and adopt a new gait, a hopping gait.
54
129715
3927
et adopter une nouvelle allure,
une allure de sautillements.
une allure de sautillements.
02:25
And I point out that all of these videos
55
133642
1958
Et je précise que toutes ces vidéos
02:27
are slowed down 20 times,
56
135600
1704
sont ralenties 20 fois,
02:29
so they're actually really fast, when you see this.
57
137304
2015
donc c'est vraiment bref,
quand on voit ça.
quand on voit ça.
02:31
Robust systems are also damage resistant.
58
139319
3511
Les systèmes robustes
résistent aussi aux dégâts.
résistent aussi aux dégâts.
02:34
Here's an animal climbing up a wall.
59
142830
1813
En voici un grimpant à un mur.
02:36
It looks like a rapid, smooth, vertical climb,
60
144643
2496
On dirait une montée rapide et douce,
02:39
but when you slow it down,
61
147139
1239
mais quand on ralentit,
02:40
you see something very different.
62
148378
2494
on s'aperçoit que c'est tout autre chose.
02:42
Here's what they do.
63
150872
1648
Voici ce qu'ils font :
02:44
They intentionally have a
head-on collision with the wall
head-on collision with the wall
64
152520
3007
ils foncent délibérément
la tête la première contre le mur
la tête la première contre le mur
02:47
so they don't slow down and can transition up it
65
155527
2114
pour ne pas ralentir
et peuvent le grimper
et peuvent le grimper
02:49
in 75 milliseconds.
66
157641
2398
en 75 millisecondes.
02:52
And they can do this in part because they have
67
160039
1861
Et ça, c'est en partie grâce à leur
02:53
extraordinary exoskeletons.
68
161900
2057
fantastique squelette externe.
02:55
And they're really just made up of compliant joints
69
163957
3809
Et ils sont vraiment juste faits
d'articulations souples,
d'articulations souples,
02:59
that are tubes and plates
70
167766
1733
des tubes et des plaques
03:01
connected to one another.
71
169499
1543
connectées les unes aux autres.
03:03
Here's a dissection of an abdomen of a cockroach.
72
171042
2947
Voici la dissection
de l'abdomen d'un cafard.
de l'abdomen d'un cafard.
03:05
You see these plates, and you
see the compliant membrane.
see the compliant membrane.
73
173989
3961
Vous voyez ces plaques, et vous
voyez la membrane souple.
voyez la membrane souple.
03:09
My engineering colleague at Berkeley
74
177950
2816
Mon collègue ingénieur à Berkeley a conçu
03:12
designed with his students
75
180766
1124
avec ses étudiants
03:13
a novel manufacturing technique
76
181890
1481
une nouvelle technique
03:15
where you essentially origami the exoskeleton,
77
183371
3611
de fabrication en faisant de l'origami
avec l'exosquelette,
avec l'exosquelette,
03:18
you laser cut it, laminate it,
78
186982
1360
on le coupe au laser,
03:20
and you fold it up into a robot.
79
188342
2395
on le protège, et on le plie,
pour former un robot.
pour former un robot.
03:22
And you can do that now in less than 15 minutes.
80
190737
5817
Et on peut faire ça désormais
en moins de 15 minutes.
en moins de 15 minutes.
03:28
These robots, called DASH,
81
196554
1939
Ces robots, appelés DASH,
03:30
for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod,
82
198493
2610
pour Hexapode Autonome Dynamique Étalé,
03:33
are highly compliant robots,
83
201103
3082
sont des robots très flexibles,
03:36
and they're remarkably robust as a result
84
204185
3702
et ils sont extrêmement robustes du fait
03:39
of these features.
85
207887
1803
de ces caractéristiques.
03:41
They're certainly incredibly damage resistant.
86
209690
6058
Ils résistent à coup sûr
incroyablement bien aux dégâts.
incroyablement bien aux dégâts.
03:47
(Laughter)
87
215748
3353
(Rires)
Ils ont même quelques uns
des comportements des cafards.
des comportements des cafards.
03:51
They even have some of the
behaviors of the cockroaches.
behaviors of the cockroaches.
88
219101
2469
03:53
So they can use their smart, compliant body
89
221570
2273
Donc ils se servent de ce corps
intelligent et flexible
intelligent et flexible
03:55
to transition up a wall
90
223843
2517
pour escalader un mur
03:58
in a very simple way.
91
226360
2892
de manière très simple.
04:01
They even have some of the beginnings
92
229252
1628
Ils ont même quelques prémisses
04:02
of the rapid inversion behavior
93
230880
1319
du geste de retournement rapide
04:04
where they disappear.
94
232199
2844
par lequel ils disparaissent.
04:07
Now we want to know why they can go anywhere.
95
235043
1477
Pourquoi peuvent-ils aller n'importe où ?
04:08
We discovered that they can go through
96
236520
1569
On a vu qu'ils peuvent passer par
04:10
three-millimeter gaps,
97
238089
1788
des brèches de trois millimètres,
04:11
the height of two pennies, two stacked pennies,
98
239877
2361
la taille de deux pièces
de un centime empilées,
de un centime empilées,
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
et en faisant ça,
04:15
they can actually run through those confined spaces
100
243286
2575
ils peuvent courir à travers
ces espaces confinés
ces espaces confinés
04:17
at high speeds,
101
245861
1757
à des vitesses élevées,
04:19
although you never see it.
102
247618
3182
bien que vous ne le voyiez jamais.
04:22
To understand it better,
103
250800
1062
Pour mieux comprendre,
04:23
we did a CT scan of the exoskeleton
104
251862
2078
nous avons fait un scanner
de l'exosquelette
de l'exosquelette
04:25
and showed that they can compress their body
105
253940
1474
et montré qu'ils peuvent se comprimer
04:27
by over 40 percent.
106
255414
2646
plus de 40 pour cent.
04:30
We put them in a materials testing machine
107
258060
1557
On a analysé leur déformation
04:31
to look at the stress strain analysis
108
259617
2356
en traction dans une machine
d'essais de matériaux
d'essais de matériaux
04:33
and showed that they can withstand forces
109
261973
2118
et montré qu'ils peuvent
endurer des forces
endurer des forces
04:36
800 times their body weight,
110
264091
1904
800 fois supérieures à leur poids,
04:37
and after this they can fly and run
111
265995
1890
et après ça ils peuvent voler et courir
04:39
absolutely normally.
112
267885
1990
comme si de rien n'était.
04:41
So you never know where
113
269875
1723
Alors on ne sait jamais où
04:43
curiosity-based research will lead,
114
271598
3074
des recherches basées
sur la curiosité vont nous mener,
sur la curiosité vont nous mener,
04:46
and someday you may want a swarm
115
274672
1539
et un jour peut-être,
04:48
of cockroach-inspired robots
116
276211
2194
vous aurez envie
de faire face à une colonie
de faire face à une colonie
04:50
to come at you.
117
278405
2414
de robots inspirés des cafards.
04:52
(Laughter)
118
280819
7121
(Rires)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
Merci.
05:01
(Applause)
120
289497
1286
(Applaudissements)
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