Auke Ijspeert: A robot that runs and swims like a salamander
Auke Ijspeert: Un robot qui court et nage comme une salamandre
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
que nous avons conçu
appelée Pleurodèle de Waltl.
comme vous le voyez ici,
il peut aussi nager.
pourquoi nous avons conçu ce robot.
why did we design this robot?
as a scientific tool for neuroscience.
pour les neurosciences.
avec des neurobiologistes
together with neurobiologists
comment les animaux bougent,
controls locomotion.
épinière contrôle la locomotion.
par la locomotion chez les animaux.
by animal locomotion.
or a cat running or jumping around,
ou un chat qui court ou saute,
quand on court
nous faisons des choses étonnantes.
a very, very complex control problem.
un problème de contrôle très compliqué.
environ 200 muscles,
more or less 200 muscles perfectly,
on tombe, ou on fait un mauvais mouvement.
we fall over or we do bad locomotion.
how this works.
comment tout cela fonctionne.
behind animal locomotion.
pour la locomotion animale.
sous-estimer dans quelle mesure
already simplify locomotion in animals.
la locomotion chez les animaux.
on trouve les réflexes,
a sensorimotor coordination loop
une boucle de coordination de capteurs
and mechanical activity.
épinière et l'activité mécanique.
are central pattern generators.
des réseaux locomoteurs spinaux.
in the spinal cord of vertebrate animals
dans la moelle épinière des vertébrés,
rhythmic patterns of activity
très coordonnées
que des informations très simples.
only very simple input signals.
descendante des parties hautes du cerveaux
from higher parts of the brain,
les ganglions de la base,
the cerebellum, the basal ganglia,
de la moelle épinière
of the spinal cord
c'est à quel point un tout petit élément,
just a low-level component,
des problèmes de locomotion.
of the locomotion problem.
couper la tête d'un poulet
that you can cut the head off a chicken,
la moelle épinière et le corps,
spinal cord and body,
de la locomotion.
is very complex,
est très compliqué,
épinière est très difficile.
is very difficult.
des électrodes dans le cortex moteur
in the motor cortex
because it's protected by the vertebrae.
car elle est protégée par les vertèbres.
is really due to a very complex
est que la locomotion est due
et très dynamique entre les 4 éléments.
between these four components.
le rôle de chacun dans le temps.
what's the role of each over time.
and mathematical models
et les modèles mathématiques
of research in robotics
de recherche en robotique
s'inspirer des animaux
take inspiration from animals
des robots de tous les jours
ou de sauvetage,
or search and rescue robots
is to take inspiration from animals
capables de supporter un terrain compliqué
complex terrain --
où les robots ont encore des difficultés
still have difficulties
can do a much better job.
scientific tool as well.
un outil scientifique fantastique.
where robots are used,
comme outils scientifiques
for biomechanics or for hydrodynamics.
ou en hydrodynamique.
the purpose of Pleurobot.
avec des neurobiologistes
is to collaborate with neurobiologists
a neurobiologist in Bordeaux in France,
un neurobiologiste de Bordeaux,
des modèles de moelle épinière
and validate them on robots.
Ici, nous voulons commencer simple.
avec des animaux simples
des poissons très primitifs,
very primitive fish,
à une locomotion plus complexe,
go toward more complex locomotion,
les humains, et les mammifères.
an interesting tool
comme un rêve devenu réalité.
is a kind of dream becoming true.
je travaillais déjà sur ordinateur
I was already working on a computer
de locomotion de lamproie et salamandre
and salamander locomotion
n'étaient que des approximations.
were just approximations.
de la vase ou de terrain complexe,
or with mud or with complex ground,
correctement sur ordinateur.
properly on a computer.
et de vraies lois physiques ?
and real physics?
one of my favorites is the salamander.
l'un de mes favoris est la salamandre.
c'est parce qu'en tant qu'amphibien,
and it's because as an amphibian,
d'un point de vue de l'évolution.
from an evolutionary point of view.
between swimming,
chez les anguilles et poissons,
as you see in mammals, in cats and humans.
les chats et les humains.
des premiers vertébrés terrestres,
terrestrial vertebrate,
qui nous donne accès à nos ancêtres,
de tous les tétrapodes terrestres.
en faisant la nage de l'anguille,
an anguilliform swimming gait,
musculaire depuis la tête jusqu'à la queue
of muscle activity from head to tail.
the salamander on the ground,
a walking trot gait.
une activation périodique des membres,
periodic activation of the limbs
avec la vague d'ondulation du corps.
undulation of the body,
que vous pouvez voir ici chez Pleurobot.
that you are seeing here on Pleurobot.
et en fait fascinante,
and fascinating in fact
juste par la moelle épinière et le corps.
just by the spinal cord and the body.
une salamandre décérébrée,
a decerebrated salamander --
vous lui retirez la tête,
but you remove the head --
stimulate the spinal cord,
la moelle épinière,
cela induit un déplacement de marche.
this will induce a walking-like gait.
the gait accelerates.
le déplacement s'accélère.
the animal switches to swimming.
à la nage. C'est incroyable !
la pédale d'accélérateur
to your spinal cord,
de votre moelle épinière,
between two very different gaits.
entre 2 déplacements très différents.
has been observed in cats.
épinière d'un chat,
au trot et au gallop.
walk, trot and gallop.
le faire passer de la marche
switch between walking,
avec un haut niveau de stimulation.
at high-level stimulation.
que la moelle épinière
locomotion controller.
très sophistiqué.
de la salamandre en détails
in more detail,
to a very nice X-ray video machine
d'enregistrement radiographique
à l'Université Jena en Allemagne.
in Jena University in Germany.
une incroyable machine
you really have an amazing machine
avec beaucoup de détails.
in great detail.
quels os étaient importants pour nous
which bones are important for us
leur mouvement en 3D.
une base de données de mouvements
a whole database of motions,
complètes des comportements moteurs
of motor behaviors
was to replicate that in our robot.
ça dans notre robot.
to find out the right structure,
d'optimisation pour trouver
comment les connecter ensemble
how to connect them together,
these motions as well as possible.
aussi bien que possible.
est venu au monde.
it is to the real animal.
il est proche du vrai animal.
est presque une comparaison directe
is almost a direct comparison
of the real animal and the Pleurobot.
et celle de Pleurobot.
une reproduction parfaite de la marche.
almost a one-to-one exact replay
vous pouvez le voir encore mieux.
you see it even better.
on peut reproduire la nage.
que l'on met au robot
that we put all over the robot --
et commencer à reproduire la nage.
and start replaying the swimming gaits.
car c'était difficile.
because this is difficult to do.
qu'un petit animal
than a small animal,
un redimensionnement dynamique
dynamic scaling of the frequencies
interactions physiques.
the same interaction physics.
we have a very close match,
une association très proche,
avec Jean-Marie Cabelguen,
with Jean-Marie Cabelguen
les circuits de la moelle épinière.
c'est que la salamandre
is that the salamander
très similaire de celui de la lamproie,
to the one we find in the lamprey,
qui ressemble à une anguille
de nouveaux oscillateurs neuronaux
have been added to control the limbs,
pour produire la locomotion des jambes.
these neural oscillators are
a mathematical model
un modèle mathématique
ils devraient être couplés
between the two very different gaits.
entre 2 déplacements très différents.
Voilà ce que ça donne.
est une version antérieure de Pleurobot
is a previous version of Pleurobot
par notre modèle de moelle épinière
by our spinal cord model
d'envoyer au robot via une télécommande
through a remote control
it normally should receive
qu'il devrait normalement recevoir
c'est qu'en jouant avec ces signaux
by playing with these signals,
direction et type de déplacements.
speed, heading and type of gait.
à faible niveau, nous avons de la marche,
we have the walking gait,
si nous stimulons plus,
to the swimming gait.
do turning very nicely
de la moelle épinière que l'autre.
of the spinal cord than the other.
à la moelle épinière
to the spinal cord
pas besoin de gérer chaque muscle.
doesn't need to worry about every muscle.
à la modulation à un niveau global
about this high-level modulation,
de coordonner tous les muscles.
to coordinate all the muscles.
et à l'importance de la biomécanique.
and the importance of biomechanics.
les biomécaniques du chat.
the morphology helps locomotion.
combien la morphologie aide la locomotion.
ou critères importants des jambes.
criteria in the properties,
à un structure du style pantographe.
like a pantograph-like structure.
and the lower segments always parallel.
et inférieur toujours parallèles.
that kind of coordinates a bit
qui coordonne un peu
is that they are very lightweight.
des membres du chat est sa légèreté.
ce qui est une bonne idée car,
because then the limbs have low inertia
et peuvent bouger très rapidement.
very elastic behavior of the cat limb,
ce comportement très élastique du membre
les impacts et forces.
que nous avons conçu Cheetah-Cub.
who does his PhD on this robot,
qui fait sa thèse sur ce robot.
Il ressemble un peu à un jouet
comme outil scientifique
as a scientific tool
les propriétés de la jambe des chats.
of the legs of the cat.
très léger,
very lightweight,
and it will not break.
appuyer dessus et il ne cassera pas.
is also very important.
est très importante.
of the leg as pantograph.
en pantographe.
is that this quite dynamic gait
no complex feedback loops.
pas de boucles de capteurs complexes.
already stabilized this quite rapid gait,
ce déplacement plutôt rapide
already basically simplify locomotion.
simplifient déjà la locomotion.
disturb a bit locomotion,
un peu la locomotion,
dans la prochaine video,
where we have the robot go down a step,
où le robot descend une marche,
ce qui nous a surpris.
to immediately fall over,
tombe immédiatement,
no fast feedback loop.
ni de boucle de retour rapide.
stabilized the gait,
stabilise le déplacement
and if you have obstacles,
et qu'il y a des obstacles,
and reflexes and everything.
et réflexes et tout.
is that just for small perturbation,
c'est que pour une petite perturbation
a very important message
très important
to neuroscience,
à la neuroscience,
the body already helps locomotion.
le corps aide déjà à la locomotion ».
avec la locomotion humaine ?
to human locomotion?
est plus compliquée
than cat and salamander locomotion,
des humains est très similaire
of humans is very similar
la moelle épinière est aussi
for locomotion in humans.
chez les humains.
of the spinal cord,
épinière a des effets dramatiques.
paraplegic or tetraplegic.
ou tétraplégique.
loses this communication
la communication avec la moelle épinière.
this descending modulation
de la neuroprosthétique
that communication
électriques et chimiques.
recherchent exactement ça,
in the world that do exactly that,
and Silvestro Micera,
et Silvestro Micera,
il est important de comprendre
it's very important to understand
communicates with the spinal cord.
avec la moelle épinière.
que je vous ai présentés aujourd'hui
and models that I've presented today
jouer un rôle-clé
si importants.
dans ton laboratoire d'autres robots
in your lab other robots
comme nager dans la pollution,
un projet secondaire,
like a side project,
les robots pour l'aide au sauvetage,
to do search and rescue inspection,
if you have a difficult situation
si on a une situation difficile
et qu'il est très dangereux d'envoyer
or a building that is flooded,
for a rescue team or even rescue dogs,
ou même des chiens de sauvetage,
qui peut ramper, nager, marcher,
that can crawl around, swim, walk,
identifier des survivants,
to do inspection and identify survivors
un moyen de communication.
a communication link with the survivor.
ne soient pas effrayés par ça.
don't get scared by the shape of this.
changer un peu son apparence
change the appearance quite a bit,
pourrait avoir une crise cardiaque
might die of a heart attack
that this would feed on you.
si ce truc veut le manger.
et en le rendant plus robuste,
and it making it more robust,
en faire un bon outils.
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