TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
Sarah Bergbreiter: Perché costruisco robot della dimensione di un chicco di riso
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Studiando i movimenti e i corpi di insetti come le formiche, Sarah Bergbreiter e il suo team costruiscono versioni meccaniche minuscole, incredibilmente robuste di schifose bestioline... e ci aggiungono razzi. Guardate gli incredibili sviluppi della micro-robotica, e tre modi di usare questi piccoli aiutanti in futuro.
Sarah Bergbreiter - Microroboticist
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio
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00:12
My students and I
work on very tiny robots.
work on very tiny robots.
0
564
3645
I miei studenti ed io lavoriamo
su minuscoli robot.
su minuscoli robot.
00:16
Now, you can think of these
as robotic versions
as robotic versions
1
4209
2217
Vedeteli come versioni robotiche
00:18
of something that you're all
very familiar with: an ant.
very familiar with: an ant.
2
6426
3590
di una cosa che conoscete bene:
una formica.
una formica.
00:22
We all know that ants
and other insects at this size scale
and other insects at this size scale
3
10016
2760
Sappiamo che le formiche
e altri insetti in questa scala
e altri insetti in questa scala
00:24
can do some pretty incredible things.
4
12776
2236
possono fare cose incredibili.
00:27
We've all seen a group of ants,
or some version of that,
or some version of that,
5
15012
3185
Abbiamo visto tutti gruppi di formiche,
o qualcosa di simile,
o qualcosa di simile,
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
portarsi via il sacchetto di patatine
a un picnic, per esempio.
a un picnic, per esempio.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
Ma quali sono le grandi sfide
nel ricreare queste formiche?
nel ricreare queste formiche?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
Prima di tutto, come trasferire
le capacità di una formica
le capacità di una formica
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
in un robot nella stessa scala?
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
Prima di tutto dobbiamo capire
come farle muovere
come farle muovere
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
quando sono così piccole.
00:48
We need mechanisms like legs
and efficient motors
and efficient motors
12
35923
2300
Ci servono meccanismi
come gambe e motori efficienti
come gambe e motori efficienti
00:50
in order to support that locomotion,
13
38223
1849
per poter gestire la locomozione,
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
e ci servono sensori, potenza e controllo
00:54
in order to pull everything together
in a semi-intelligent ant robot.
in a semi-intelligent ant robot.
15
42563
3962
per poter mettere tutto insieme
in una formica robot semi-intelligente.
in una formica robot semi-intelligente.
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
Infine, per rendere queste cose
realmente funzionali,
realmente funzionali,
01:01
we want a lot of them working together
in order to do bigger things.
in order to do bigger things.
17
49071
3948
ce ne servono molte che lavorano insieme
per fare cose più grandi.
per fare cose più grandi.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
Inizierò con la mobilità.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
Gli insetti si muovono
meravigliosamente bene.
meravigliosamente bene.
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
Questo video è
dell'Università di Berkeley.
dell'Università di Berkeley.
01:12
It shows a cockroach moving
over incredibly rough terrain
over incredibly rough terrain
21
60559
2783
Mostra uno scarafaggio che si sposta
su un terreno molto sconnesso
su un terreno molto sconnesso
01:15
without tipping over,
22
63342
1853
senza ribaltarsi,
01:17
and it's able to do this because its legs
are a combination of rigid materials,
are a combination of rigid materials,
23
65195
3997
ed è capace di farlo perché le sue gambe
sono una combinazione di materiali rigidi,
sono una combinazione di materiali rigidi,
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
ossia quello che tradizionalmente
usiamo per fare i robot,
usiamo per fare i robot,
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
e materiali morbidi.
01:26
Jumping is another really interesting way
to get around when you're very small.
to get around when you're very small.
26
74374
3827
Saltare è un'altro modo interessante
di spostarsi quando si è molto piccoli.
di spostarsi quando si è molto piccoli.
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
Questi insetti immagazzinano
energia in una molla
energia in una molla
e la rilasciano molto rapidamente
01:34
to get the high power they need
to jump out of water, for example.
to jump out of water, for example.
28
82270
4011
per avere l'energia necessaria
per saltare fuori dall'acqua.
per saltare fuori dall'acqua.
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
Uno dei grandi contributi
del mio laboratorio
del mio laboratorio
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
è stato quello di combinare
materiali rigidi e morbidi
materiali rigidi e morbidi
01:44
in very, very small mechanisms.
31
92153
2214
in meccanismi molto piccoli.
01:46
So this jumping mechanism
is about four millimeters on a side,
is about four millimeters on a side,
32
94367
3165
Questo meccanismo di salto
è di quattro millimetri da un lato,
è di quattro millimetri da un lato,
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
quindi minuscolo.
01:51
The hard material here is silicon,
and the soft material is silicone rubber.
and the soft material is silicone rubber.
34
99220
3838
Il materiale rigido è silicone,
e quello morbido gomma di silicone.
e quello morbido gomma di silicone.
01:55
And the basic idea is that
we're going to compress this,
we're going to compress this,
35
103058
2895
L'idea di base è comprimerla,
immagazzinare energia nelle molle,
e rilasciarla per saltare.
e rilasciarla per saltare.
01:58
store energy in the springs,
and then release it to jump.
and then release it to jump.
36
105953
2701
02:00
So there's no motors
on board this right now, no power.
on board this right now, no power.
37
108654
3383
Non ci sono motori,
niente alimentazione.
niente alimentazione.
Viene attivato con un metodo
che nel mio laboratorio chiamiamo
che nel mio laboratorio chiamiamo
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
"studente specializzando con pinzette."
(Risate)
(Risate)
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
Vedrete nel video successivo
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
questo ragazzo che fa
dei salti meravigliosi.
dei salti meravigliosi.
02:14
So this is Aaron, the graduate student
in question, with the tweezers,
in question, with the tweezers,
42
122333
3614
Questo è Aaron, lo studente in questione,
con le pinzette,
con le pinzette,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
e vedete questo meccanismo
da quattro millimetri
da quattro millimetri
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
che salta 40 centimetri in altezza.
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
È quasi 100 volte la sua lunghezza.
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
E sopravvive, rimbalza sul tavolo,
è incredibilmente robusto,
e sopravvive abbastanza bene
e sopravvive abbastanza bene
02:27
it's incredibly robust, and of course
survives quite well until we lose it
survives quite well until we lose it
47
135221
3514
finché non lo perdiamo
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
perché è minuscolo.
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
Infine, vogliamo aggiungere
anche i motori,
anche i motori,
abbiamo studenti in laboratorio
che lavorano su motori millimetrici
che lavorano su motori millimetrici
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
da integrare alla fine
su piccoli robot autonomi.
su piccoli robot autonomi.
02:42
But in order to look at mobility and
locomotion at this size scale to start,
locomotion at this size scale to start,
52
150686
3581
Ma per poter vedere la mobilità
e la locomozione su questa scala,
e la locomozione su questa scala,
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
imbrogliamo e usiamo magneti.
02:48
So this shows what would eventually
be part of a micro-robot leg,
be part of a micro-robot leg,
54
156241
3076
Questo mostra quello che sarà parte
di una micro-zampa di robot,
di una micro-zampa di robot,
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
vedete i giunti di gomma di silicone
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
e un magnete incorporato che si sposta
02:56
by an external magnetic field.
57
163963
2303
a causa di un campo magnetico esterno.
02:58
So this leads to the robot
that I showed you earlier.
that I showed you earlier.
58
166266
2683
Questo porta al robot
che vi ho mostrato prima.
che vi ho mostrato prima.
03:02
The really interesting thing
that this robot can help us figure out
that this robot can help us figure out
59
169959
3151
La cosa interessante che questo robot
può aiutarci a capire
può aiutarci a capire
è come gli insetti si muovono
su questa scala.
su questa scala.
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
Abbiamo ottimi modelli
di come ogni cosa,
di come ogni cosa,
03:07
We have a really good model
for how everything
for how everything
61
175117
2225
03:09
from a cockroach up to an elephant moves.
62
177342
1962
dallo scarafaggio all'elefante,
si muove.
si muove.
03:11
We all move in this
kind of bouncy way when we run.
kind of bouncy way when we run.
63
179304
2924
Ci spostiamo tutti rimbalzando
in questo modo, correndo.
in questo modo, correndo.
03:14
But when I'm really small,
the forces between my feet and the ground
the forces between my feet and the ground
64
182228
4285
Ma in chi è veramente piccolo,
le forze tra i piedi e il suolo
le forze tra i piedi e il suolo
03:18
are going to affect my locomotion
a lot more than my mass,
a lot more than my mass,
65
186513
2775
influenzano la locomozione
molto più della massa,
molto più della massa,
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
che è quello che causa
quel moto rimbalzante.
quel moto rimbalzante.
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
Questo non funziona ancora bene,
03:25
but we do have slightly larger versions
that do run around.
that do run around.
68
193317
3075
ma abbiamo delle versioni
più grandi che corrono.
più grandi che corrono.
03:28
So this is about a centimeter cubed,
a centimeter on a side, so very tiny,
a centimeter on a side, so very tiny,
69
196392
3885
Questo è di un centimetro cubo,
un centimetro per lato, quindi minuscolo,
un centimetro per lato, quindi minuscolo,
e l'abbiamo fatto correre
03:32
and we've gotten this to run
about 10 body lengths per second,
about 10 body lengths per second,
70
200277
2902
circa 10 lunghezze del corpo al secondo,
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
quindi 10 cm al secondo.
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
È piuttosto veloce per un piccoletto,
ed è limitato solo
dalle nostre impostazioni di test.
dalle nostre impostazioni di test.
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
Ma vi dà un'idea di come funziona.
03:44
We can also make 3D-printed versions
of this that can climb over obstacles,
of this that can climb over obstacles,
75
212027
3754
Possiamo anche farne altre versioni con
stampe 3D che si arrampicano su ostacoli,
stampe 3D che si arrampicano su ostacoli,
03:47
a lot like the cockroach
that you saw earlier.
that you saw earlier.
76
215781
3499
come lo scarafaggio che avete visto prima.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
Ma alla fine vogliamo aggiungere
tutto su questo robot.
tutto su questo robot.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
Vogliamo sensori, potenza, controllo,
azioni tutto insieme,
azioni tutto insieme,
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
e non tutto deve essere ispirato
alla biologia.
alla biologia.
04:00
So this robot's about
the size of a Tic Tac.
the size of a Tic Tac.
80
228765
3135
Questo robot ha la dimensione
di un Tic Tac.
di un Tic Tac.
04:04
And in this case, instead of magnets
or muscles to move this around,
or muscles to move this around,
81
231900
3949
In questo caso, invece di magneti
o muscoli per spostarlo,
o muscoli per spostarlo,
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
usiamo razzi.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
Questo è un materiale energetico
micro-fabbricato,
micro-fabbricato,
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
e ne possiamo creare minuscoli pixel
04:15
and we can put one of these pixels
on the belly of this robot,
on the belly of this robot,
85
243539
3787
e possiamo mettere uno di questi pixel
sulla pancia di questo robot,
sulla pancia di questo robot,
04:19
and this robot, then, is going to jump
when it senses an increase in light.
when it senses an increase in light.
86
247326
4396
e questo robot salterà quando percepisce
un aumento di luminosità.
un aumento di luminosità.
04:24
So the next video is one of my favorites.
87
252645
1973
Il prossimo video
è uno dei miei preferiti.
è uno dei miei preferiti.
04:26
So you have this 300-milligram robot
88
254618
3040
Abbiamo questo robot
da 300 milligrammi
da 300 milligrammi
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
che salta fino a otto centimetri
in altezza.
in altezza.
04:32
It's only four by four
by seven millimeters in size.
by seven millimeters in size.
90
260064
2910
Misura solo quattro per quattro
per sette millimetri.
per sette millimetri.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
E vedrete un grande flash all'inizio
quando l'energia viene rilasciata,
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
e il robot fa le capriole in aria.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
C'è stato questo grande flash,
04:42
and you can see the robot
jumping up through the air.
jumping up through the air.
95
270139
3197
e vedete il robot che salta in aria.
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
Non ci sono cavi di collegamento.
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
Tutto è all'interno, e salta in reazione
04:51
to the student just flicking on
a desk lamp next to it.
a desk lamp next to it.
98
278862
4381
a uno studente che accende
una lampada da tavolo.
una lampada da tavolo.
04:55
So I think you can imagine
all the cool things that we could do
all the cool things that we could do
99
283243
3654
Credo possiate immaginare
tutte le cose che possiamo fare
tutte le cose che possiamo fare
04:59
with robots that can run and crawl
and jump and roll at this size scale.
and jump and roll at this size scale.
100
286897
4707
con robot che possono
correre, strisciare,
correre, strisciare,
saltare e rotolarsi su questa scala.
05:03
Imagine the rubble that you get after
a natural disaster like an earthquake.
a natural disaster like an earthquake.
101
291604
3790
Immaginate le macerie
dopo un disastro naturale
dopo un disastro naturale
come un terremoto.
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
Immaginate questi piccoli robot
correre tra le macerie
in cerca di sopravvissuti.
in cerca di sopravvissuti.
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
Immaginate tanti piccoli robot
che corrono intorno a un ponte
che corrono intorno a un ponte
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
per ispezionarlo e metterlo in sicurezza
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
in modo che non crolli in questo modo,
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
cosa che è successa
vicino a Minneapolis nel 2007.
vicino a Minneapolis nel 2007.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
O immaginate solo cosa potreste fare
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
se aveste robot che sanno
nuotare nel vostro sangue.
nuotare nel vostro sangue.
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
Giusto? "Viaggio allucinante",
Isaac Asimov.
Isaac Asimov.
05:30
Or they could operate without having
to cut you open in the first place.
to cut you open in the first place.
111
317851
4355
O poter operare senza dover tagliare.
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
Potremmo cambiare radicalmente
modo di costruire le cose
modo di costruire le cose
05:37
if we have our tiny robots
work the same way that termites do,
work the same way that termites do,
113
324936
3407
se potessimo far funzionare
i nostri minuscoli robot come le termiti,
i nostri minuscoli robot come le termiti,
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
costruiscono questi cumuli
di otto metri di altezza,
di otto metri di altezza,
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
edifici abitativi ben ventilati
per altre termiti
per altre termiti
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
in Africa e Australia.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
Penso di avervi dato
idea di alcune delle cose
idea di alcune delle cose
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
che possiamo fare
con questi piccoli robot.
con questi piccoli robot.
05:54
And we've made some advances so far,
but there's still a long way to go,
but there's still a long way to go,
119
342154
4407
Abbiamo fatto progressi,
ma c'è ancora molto da fare,
ma c'è ancora molto da fare,
05:58
and hopefully some of you
can contribute to that destination.
can contribute to that destination.
120
346561
2858
e, spero, qualcuno di voi
può contribuire all'obiettivo.
può contribuire all'obiettivo.
06:01
Thanks very much.
121
349419
1768
Grazie infinite.
06:03
(Applause)
122
351187
2204
(Applausi)
ABOUT THE SPEAKER
Sarah Bergbreiter - MicroroboticistSarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height.
Why you should listen
Sarah Bergbreiter runs the Maryland Microrobotics Laboratory at the University of Maryland, where she develops innovative technologies that could advance medicine, consumer electronics and other sciences. She joined the university in 2008 as an assistant professor of mechanical engineering.
Having received her B.S.E degree in electrical engineering from Princeton, she worked on her M.S. and Ph.D. at Berkeley, which is where she focused on microrobotics. She has received multiple awards for her work, including the DARPA Young Faculty Award in 2008 and the Presidential Early Career Award for Scientists in 2013.
Sarah Bergbreiter | Speaker | TED.com