TED2014
Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots
Robert Full: I segreti delle creature più disgustose sulla terra, riprodotti nei robot
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Come possono i robot imparare a stabilizzarsi su terreni sconnessi, camminare a testa in giù, fare mosse ginniche e correre sui muri senza farsi del male? Robert Full osserva il corpo incredibile dello scarafaggio per mostrare cosa può insegnare agli ingegneri robotici.
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
Anche le creature più disgustose
00:15
have important secrets,
1
3834
2567
hanno segreti importanti,
00:18
but who would want a swarm of cockroaches
2
6401
1489
ma chi vorrebbe un nugolo di scarafaggi
00:19
coming towards them?
3
7890
1594
che si avvicina?
00:21
Yet one of the greatest differences
between natural and human technologies
between natural and human technologies
4
9484
3012
Eppure una delle grandi differenze
tra le tecnologie umane e naturali
tra le tecnologie umane e naturali
00:24
relates to robustness.
5
12496
2215
concerne la robustezza.
00:26
Robust systems are stable in complex
6
14711
2573
Sistemi robusti sono stabili in ambienti
00:29
and new environments.
7
17284
1721
nuovi e complessi.
00:31
Remarkably, cockroaches can self-stabilize
8
19005
1795
Incredibilmente, gli scarafaggi possono
auto-stabilizzarsi
auto-stabilizzarsi
00:32
running over rough terrain.
9
20800
1679
correndo su terreni sconnessi.
00:34
When we put a jet pack on them,
10
22479
1262
Abbiamo messo loro un jet pack,
00:35
or give them a perturbation like an earthquake,
11
23741
2011
o creato una perturbazione
come un terremoto,
come un terremoto,
00:37
we discovered that their wonderfully tuned legs
12
25752
2891
abbiamo scoperto che calibravano le zampe
00:40
allow them to self-stabilize
13
28643
1625
permettendo loro di auto-stabilizzarsi
00:42
without using any of their brainpower.
14
30268
3662
senza usare le capacità mentali.
00:45
They can go over complex terrain like grass,
15
33930
3130
Possono percorrere terreni complessi
come un prato,
come un prato,
00:49
no problem, and not get destabilized.
16
37060
1952
nessun problema,
e non farsi destabilizzare.
e non farsi destabilizzare.
00:51
We discovered a new behavior where,
17
39012
1514
Abbiamo scoperto
un nuovo comportamento in cui,
un nuovo comportamento in cui,
00:52
because of their shape,
18
40526
1164
grazie alla loro forma,
00:53
they actually roll automatically to their side
19
41690
2078
rotolano automaticamente sul fianco
00:55
to go through this artificial test bit of grass.
20
43768
3952
per passare attraverso
questo pezzo di prato artificiale.
questo pezzo di prato artificiale.
00:59
Robust systems can perform multiple tasks
21
47720
2437
Sistemi robusti possono compiere
diversi compiti
diversi compiti
01:02
with the same structure.
22
50157
2138
con la stessa struttura.
01:04
Here's a new behavior we've discovered.
23
52295
1867
Ecco un nuovo comportamento
da noi scoperto.
da noi scoperto.
01:06
The animals rapidly invert and disappear
24
54162
1846
Gli animali cambiano direzione
rapidamente e spariscono
rapidamente e spariscono
01:08
in less than 150 milliseconds — you never see them —
25
56008
2501
in meno di 150 millisecondi --
non li si vede mai --
non li si vede mai --
01:10
using the same structures that
they use to run, their legs.
they use to run, their legs.
26
58509
2363
usando la stessa struttura
che usano per correre, le loro gambe.
che usano per correre, le loro gambe.
01:12
They can run upside down
27
60872
1604
Possono correre a testa in giù
01:14
very rapidly on rods, branches and wires,
28
62476
3132
molto rapidamente su gambi, rami e cavi,
01:17
and if you perturb one of those branches,
29
65608
1479
e se disturbate uno di quei rami,
01:19
they can do this.
30
67087
1793
possono fare questo.
01:20
They can perform gymnastic maneuvers
31
68880
1530
Riescono a fare movimenti ginnici
01:22
like no robot we have yet.
32
70410
2578
come nessun altro robot.
01:24
And they have nearly unlimited
33
72988
1731
E hanno una manovrabilità quasi illimitata
01:26
maneuverability with that same structure
34
74719
2597
con la stessa struttura
01:29
and unprecedented access to a variety
35
77316
3820
e un accesso senza precedenti
a una varietà
a una varietà
01:33
of different areas.
36
81136
4270
di aree diverse.
01:37
They have wings for flying when they get warm,
37
85406
2623
Hanno ali per volare quando si scaldano,
01:40
but they use those same wings to flip over
38
88029
2614
ma usano quelle stesse ali per ribaltarsi
01:42
if they get destabilized.
39
90643
3957
se vengono destabilizzati.
01:46
Very effective.
40
94600
1297
Molto efficace.
01:47
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe.
41
95897
3205
I sistemi robusti sono a prova
di guasto e di errore.
di guasto e di errore.
01:51
This is the foot of a cockroach.
42
99102
1140
Questa è la zampa di uno scarafaggio.
01:52
It has spines, gluey pads and claws,
43
100242
3289
Ha spine, cuscinetti appiccicosi
e artigli,
e artigli,
01:55
but if you take off those feet,
44
103531
1591
ma se togliete queste due zampe,
01:57
they can still go over rough terrain,
45
105122
1708
possono ancora camminare
su terreni sconnessi,
su terreni sconnessi,
01:58
like the bottom video that you see,
46
106830
1897
come il video che vedete in basso,
02:00
without hardly slowing down. Extraordinary.
47
108727
3371
senza quasi rallentare.
Straordinario.
Straordinario.
02:04
They can run up mesh without their feet.
48
112098
3173
Possono correre su reti senza le zampe.
02:07
Here's an animal using a normal, alternating tripod:
49
115271
2283
Ecco un animale che usa
un normale treppiede alternato:
un normale treppiede alternato:
02:09
three legs, three legs, three legs,
50
117554
1543
tre gambe, tre gambe, tre gambe,
02:11
but in nature, the insects often have lost their legs.
51
119097
3692
ma in natura, gli insetti
perdono spesso le zampe.
perdono spesso le zampe.
02:14
Here's one moving with two middle legs gone.
52
122789
4010
Eccone uno che si muove senza due zampe.
02:18
It can even lose three legs, in a tripod,
53
126799
2916
Può anche perdere tre zampe,
in un treppiede,
in un treppiede,
02:21
and adopt a new gait, a hopping gait.
54
129715
3927
e adottare una nuova andatura,
un'andatura saltellante.
un'andatura saltellante.
02:25
And I point out that all of these videos
55
133642
1958
E sottolineo che tutti questi video
02:27
are slowed down 20 times,
56
135600
1704
sono rallentati 20 volte,
02:29
so they're actually really fast, when you see this.
57
137304
2015
quindi sono in realtà molto veloci.
02:31
Robust systems are also damage resistant.
58
139319
3511
Sistemi robusti sono anche
resistenti ai danni.
resistenti ai danni.
02:34
Here's an animal climbing up a wall.
59
142830
1813
Ecco un animale
che si arrampica su un muro.
che si arrampica su un muro.
02:36
It looks like a rapid, smooth, vertical climb,
60
144643
2496
Sembra una scalata veloce,
tranquilla, verticale,
tranquilla, verticale,
02:39
but when you slow it down,
61
147139
1239
ma se rallentate,
02:40
you see something very different.
62
148378
2494
vedete una cosa molto diversa.
02:42
Here's what they do.
63
150872
1648
Ecco cosa fanno.
02:44
They intentionally have a
head-on collision with the wall
head-on collision with the wall
64
152520
3007
Urtano intenzionalmente il muro
02:47
so they don't slow down and can transition up it
65
155527
2114
così non rallentano
e possono continuare a salire
e possono continuare a salire
02:49
in 75 milliseconds.
66
157641
2398
in 75 millisecondi.
02:52
And they can do this in part because they have
67
160039
1861
E possono farlo in parte perché hanno
02:53
extraordinary exoskeletons.
68
161900
2057
esoscheletri straordinari.
02:55
And they're really just made up of compliant joints
69
163957
3809
E sono fatti di articolazioni che combaciano
02:59
that are tubes and plates
70
167766
1733
ossia tubi e placche
03:01
connected to one another.
71
169499
1543
collegati gli uni agli altri.
03:03
Here's a dissection of an abdomen of a cockroach.
72
171042
2947
Questa è la dissezione dell'addome
di uno scarafaggio.
di uno scarafaggio.
03:05
You see these plates, and you
see the compliant membrane.
see the compliant membrane.
73
173989
3961
Vedete queste placche,
e vedete la membrana che combacia.
e vedete la membrana che combacia.
03:09
My engineering colleague at Berkeley
74
177950
2816
Il mio collega ingegnere a Berkeley
03:12
designed with his students
75
180766
1124
ha progettato con i suoi studenti
03:13
a novel manufacturing technique
76
181890
1481
una nuova tecnica di produzione
03:15
where you essentially origami the exoskeleton,
77
183371
3611
in cui si crea un esoscheletro
con gli origami
con gli origami
03:18
you laser cut it, laminate it,
78
186982
1360
lo si taglia con il laser, lo si lamina,
03:20
and you fold it up into a robot.
79
188342
2395
e lo si piega come un robot.
03:22
And you can do that now in less than 15 minutes.
80
190737
5817
E lo si può fare in meno di 15 minuti.
03:28
These robots, called DASH,
81
196554
1939
Questi robot, chiamati DASH,
03:30
for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod,
82
198493
2610
per Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod,
03:33
are highly compliant robots,
83
201103
3082
sono robot molto adattabili,
03:36
and they're remarkably robust as a result
84
204185
3702
e sono anche molto robusti
03:39
of these features.
85
207887
1803
grazie a queste funzionalità.
03:41
They're certainly incredibly damage resistant.
86
209690
6058
Sono certamente resistenti ai danni.
03:47
(Laughter)
87
215748
3353
(Risate)
03:51
They even have some of the
behaviors of the cockroaches.
behaviors of the cockroaches.
88
219101
2469
Hanno anche alcuni comportamenti
tipici degli scarafaggi.
tipici degli scarafaggi.
03:53
So they can use their smart, compliant body
89
221570
2273
Possono usare il loro corpo intelligente
03:55
to transition up a wall
90
223843
2517
per passare quel muro
03:58
in a very simple way.
91
226360
2892
in modo molto semplice.
04:01
They even have some of the beginnings
92
229252
1628
Si intravedono anche alcuni tratti
04:02
of the rapid inversion behavior
93
230880
1319
del comportamento di inversione rapida
04:04
where they disappear.
94
232199
2844
quando spariscono.
04:07
Now we want to know why they can go anywhere.
95
235043
1477
Ora vogliamo sapere perché
possono andare ovunque.
possono andare ovunque.
04:08
We discovered that they can go through
96
236520
1569
Abbiamo scoperto
che possono oltrepassare
che possono oltrepassare
04:10
three-millimeter gaps,
97
238089
1788
vuoti di tre millimetri,
04:11
the height of two pennies, two stacked pennies,
98
239877
2361
altezze di due monetine impilate,
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
e quando lo fanno,
04:15
they can actually run through those confined spaces
100
243286
2575
possono attraversare
questi spazi confinati
questi spazi confinati
04:17
at high speeds,
101
245861
1757
ad alta velocità,
04:19
although you never see it.
102
247618
3182
anche se non lo vedete mai.
04:22
To understand it better,
103
250800
1062
Per capire meglio,
04:23
we did a CT scan of the exoskeleton
104
251862
2078
abbiamo fatto una TAC dell'esoscheletro
04:25
and showed that they can compress their body
105
253940
1474
e mostrato che possono comprimere
il loro corpo
il loro corpo
04:27
by over 40 percent.
106
255414
2646
di più del 40 per cento.
04:30
We put them in a materials testing machine
107
258060
1557
Li abbiamo messi in una macchina
di test dei materiali
di test dei materiali
04:31
to look at the stress strain analysis
108
259617
2356
per analizzare la tensione
04:33
and showed that they can withstand forces
109
261973
2118
e dimostrato che possono sopportare forze
04:36
800 times their body weight,
110
264091
1904
800 volte il peso del loro corpo,
04:37
and after this they can fly and run
111
265995
1890
e successivamente possono volare e correre
04:39
absolutely normally.
112
267885
1990
in modo assolutamente normale.
04:41
So you never know where
113
269875
1723
Quindi chissà dove
04:43
curiosity-based research will lead,
114
271598
3074
potrà arrivare la ricerca,
guidata dalla curiosità,
guidata dalla curiosità,
04:46
and someday you may want a swarm
115
274672
1539
e un giorno potreste volere uno nugolo
04:48
of cockroach-inspired robots
116
276211
2194
di robot-scarafaggi
04:50
to come at you.
117
278405
2414
che si avvicina.
04:52
(Laughter)
118
280819
7121
(Risate)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
Grazie.
05:01
(Applause)
120
289497
1286
(Applausi)
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