Auke Ijspeert: A robot that runs and swims like a salamander
아우케 이스페에르트 (Auke Ijspeert): 도롱뇽처럼 달리고 헤엄치는 로봇
Auke Ijspeert works at the intersection of robotics, biology and computational neuroscience. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
(Pleurodeles waltl)이라는 도롱뇽을
to closely mimic a salamander species
저희가 설계한 로봇입니다.
수영도 할 수 있습니다.
why did we design this robot?
궁금하실 수도 있을 겁니다.
사용될 과학적 도구로 설계되었습니다.
as a scientific tool for neuroscience.
together with neurobiologists
신경과학자들과 함께 설계했습니다.
controls locomotion.
이해하는 것이 목표였습니다.
분야에서 일하면 할수록
by animal locomotion.
깊은 인상을 받게 되었습니다.
or a cat running or jumping around,
달리거나 뛰어오르는 고양이,
동작 등을 생각해보면
a very, very complex control problem.
제어 문제를 풀어내고 있습니다.
more or less 200 muscles perfectly,
완벽하게 조정해야 합니다.
잘 걷지 못하게 되겠죠.
we fall over or we do bad locomotion.
how this works.
작동하는지를 이해하는 것입니다.
기본적인 요소가 있습니다.
behind animal locomotion.
이미 동물의 보행을 어느 정도까지
already simplify locomotion in animals.
과소평가해서는 안 됩니다.
몸 속에 있는 척수입니다.
a sensorimotor coordination loop
감각운동 조정 회로를 구성합니다.
and mechanical activity.
사이를 조정하는 회로죠.
are central pattern generators.
중추 패턴 발생기(CPG)입니다.
in the spinal cord of vertebrate animals
매우 흥미로운 회로인데,
동작을 잘 조직화해서
rhythmic patterns of activity
만들어낼 수 있습니다.
only very simple input signals.
from higher parts of the brain,
등의 뇌의 상위부분에서
the cerebellum, the basal ganglia,
of the spinal cord
낮은 단계의 요소들인
just a low-level component,
이미 해결할 수 있는가 하는 점입니다.
of the locomotion problem.
얼마간은 달릴 수 있다는 점을
that you can cut the head off a chicken,
spinal cord and body,
해결할 수 있다는 뜻이죠.
is very complex,
알기는 매우 복잡한데
is very difficult.
매우 어렵기 때문입니다.
in the motor cortex
척수에 심는 것 보다 훨씬 쉬운데
because it's protected by the vertebrae.
보호하고 있기 때문입니다.
앞서 말씀드린 네 가지 요소 사이의
is really due to a very complex
between these four components.
관계에 의존하기 때문입니다.
what's the role of each over time.
역할을 하는지 알아내기가 어렵습니다.
생체 기계와 수학적 모델이
and mathematical models
매우 연구가 활발한 분야입니다.
of research in robotics
take inspiration from animals
만드는 연구를 하고 있습니다.
or search and rescue robots
수색 및 구조 로봇,
is to take inspiration from animals
로봇을 만드는 것입니다.
complex terrain --
still have difficulties
can do a much better job.
대처할 수 있는 장소들입니다.
scientific tool as well.
과학적 도구가 될 수 있습니다.
where robots are used,
프로젝트가 몇 가지 있는데
for biomechanics or for hydrodynamics.
과학적 도구로 이용할 수 있죠.
the purpose of Pleurobot.
플로로봇의 목적입니다.
is to collaborate with neurobiologists
프랑스 보르도의 진-마리 카벨겐 같은
a neurobiologist in Bordeaux in France,
and validate them on robots.
이를 로봇을 통해 입증하는 것입니다.
시작하고자 했습니다.
very primitive fish,
go toward more complex locomotion,
등으로 발전시키는 겁니다.
an interesting tool
저희 모델을 입증하기 위한
is a kind of dream becoming true.
꿈을 실현시킨 것이기도 합니다.
I was already working on a computer
저는 컴퓨터를 이용해서
and salamander locomotion
시뮬레이션하는 연구를 하고 있었습니다.
were just approximations.
단지 근사일 뿐임을 알고있었습니다.
or with mud or with complex ground,
지표면에 대한 물리 시뮬레이션은
properly on a computer.
매우 어렵습니다.
사용하면 되지 않을까요?
and real physics?
one of my favorites is the salamander.
좋아하는 동물 하나가 도롱뇽입니다.
and it's because as an amphibian,
그 이유는 도롱뇽이 속한 양서류가
from an evolutionary point of view.
위치를 차지하기 때문입니다.
연결 고리가 되어 줍니다.
between swimming,
물에서 헤엄치는 것과
사족 보행하는 것 사이의 연결 고리죠.
as you see in mammals, in cats and humans.
척추 동물과 매우 유사합니다.
terrestrial vertebrate,
할 수 있을 정도죠.
모든 사족 동물들의
an anguilliform swimming gait,
진행하는 파동처럼 활성화됩니다.
of muscle activity from head to tail.
the salamander on the ground,
보행으로 바뀝니다.
a walking trot gait.
아주 주기적으로 운동하는데
periodic activation of the limbs
그리는 것을 알 수 있습니다.
undulation of the body,
that you are seeing here on Pleurobot.
and fascinating in fact
just by the spinal cord and the body.
몸만으로 가능하다는 점입니다.
a decerebrated salamander --
but you remove the head --
머리를 제거하면 말입니다 -
stimulate the spinal cord,
this will induce a walking-like gait.
동작을 유발하게 되고,
가속 보행을 유발합니다.
the gait accelerates.
the animal switches to swimming.
헤엄을 치기 시작합니다.
to your spinal cord,
오갈 수 있다는 뜻입니다.
between two very different gaits.
고양이에게서도 발견됩니다.
has been observed in cats.
달리기 사이에서 전환할 수 있습니다.
walk, trot and gallop.
switch between walking,
정도의 자극을 주면
at high-level stimulation.
날개를 치게 할 수 있습니다.
locomotion controller.
알 수 있습니다.
in more detail,
더 자세히 연구했습니다.
to a very nice X-ray video machine
영상 장비를 사용할 수 있었습니다.
in Jena University in Germany.
교수님의 도움을 받았습니다.
you really have an amazing machine
기록할 수 있었습니다.
in great detail.
which bones are important for us
중요한지를 알아낼 수 있었고
수집할 수 있었습니다.
a whole database of motions,
데이터 베이스를 만들었습니다.
of motor behaviors
모든 행동에 대한 운동 정보를
저희 로봇에 그것을 모사했습니다.
was to replicate that in our robot.
여러 최적화 과정을 거쳤습니다.
to find out the right structure,
어떻게 체결할 것인지 등을 결정했죠.
how to connect them together,
재현하는 것을 목표로 했습니다.
these motions as well as possible.
실제 동물과 흡사한지를 보겠습니다.
it is to the real animal.
실제 동물과 플로로봇의 보행을
is almost a direct comparison
of the real animal and the Pleurobot.
정확한 보행 모사가 이루어진 것을
almost a one-to-one exact replay
you see it even better.
더 잘 보실 수 있죠.
헤엄도 칠 수 있습니다.
that we put all over the robot --
로봇에 뒤집어씌웠습니다.
헤엄을 재현해볼 수 있습니다.
and start replaying the swimming gaits.
저희는 정말로 기쁘게 생각합니다.
because this is difficult to do.
연관된 물리학은 매우 복잡합니다.
than a small animal,
저희 로봇이 꽤 크기 때문에
dynamic scaling of the frequencies
동일하도록 했습니다.
the same interaction physics.
we have a very close match,
대응 관계를 만들어낼 수 있었습니다.
with Jean-Marie Cabelguen
is that the salamander
유지하고 있다는 점입니다.
to the one we find in the lamprey,
have been added to control the limbs,
추가된 것으로 보입니다.
것은 이미 알려져있지만
these neural oscillators are
a mathematical model
두 가지 매우 다른 움직임이
between the two very different gaits.
알아내는 것이었습니다.
모델을 검증했습니다.
is a previous version of Pleurobot
예전 버전입니다.
by our spinal cord model
저희의 척수 모델에 의해서
through a remote control
it normally should receive
부분에서 내려왔을 신호죠.
by playing with these signals,
제어할 수 있다는 점입니다.
speed, heading and type of gait.
we have the walking gait,
보행이 나타납니다.
빠르게 움직임을 전환합니다.
to the swimming gait.
do turning very nicely
of the spinal cord than the other.
더 자극하기만 하면 됩니다.
분산했는지를 생각하면
to the spinal cord
역할을 맡도록 하고,
하나하나에 신경쓸 필요가 없게 됩니다.
doesn't need to worry about every muscle.
about this high-level modulation,
척수의 역할이 됩니다.
to coordinate all the muscles.
중요성에 대해 살펴보겠습니다.
and the importance of biomechanics.
주는지 알아보려는 연구입니다.
the morphology helps locomotion.
criteria in the properties,
like a pantograph-like structure.
구조를 가진다는 점입니다.
and the lower segments always parallel.
항상 평행하게 유지됩니다.
that kind of coordinates a bit
기하학적 시스템입니다.
is that they are very lightweight.
매우 가볍다는 점입니다.
because then the limbs have low inertia
빠르게 움직일 수 있다는 점에서
very elastic behavior of the cat limb,
매우 탄성 있는 특성이 있어서
있다는 점입니다.
치타-커브를 설계했습니다.
who does his PhD on this robot,
하고 있는 피터 에케르트입니다.
as a scientific tool
of the legs of the cat.
연구하는 데에 사용되었습니다.
very lightweight,
가벼우며 탄성이 강합니다.
and it will not break.
망가지지 않습니다.
is also very important.
매우 중요한 특성입니다.
팬터그래프 역할을 하는
of the leg as pantograph.
is that this quite dynamic gait
이 로봇의 꽤 역동적인 보행이
no complex feedback loops.
제어가 이루어진다는 뜻입니다.
기구학적 구조만으로
확보할 수 있다는 뜻이기 때문입니다.
already stabilized this quite rapid gait,
already basically simplify locomotion.
보행을 단순화하고 있다는 뜻입니다.
가할 수도 있습니다.
disturb a bit locomotion,
where we have the robot go down a step,
예시를 볼 수 있습니다.
잃을 것이라고 예상했습니다.
to immediately fall over,
피드백 회로도 없는 로봇이니까요.
no fast feedback loop.
구조만으로 안정된 보행을 얻었고
stabilized the gait,
and if you have obstacles,
모든 것이 있어야 합니다.
and reflexes and everything.
is that just for small perturbation,
작은 변화에 대해서는
대처할 수 있다는 점입니다.
a very important message
신경과학 분야에 전달할 수 있는
to neuroscience,
the body already helps locomotion.
하는지 과소평가해서는 안 된다는 거죠.
to human locomotion?
어떤 관계가 있을까요?
than cat and salamander locomotion,
도롱뇽의 보행보다 복잡합니다.
of humans is very similar
신경계와 매우 유사합니다.
for locomotion in humans.
of the spinal cord,
paraplegic or tetraplegic.
사지 마비 증상을 겪을 수도 있습니다.
loses this communication
조정하게 하는 신호를
this descending modulation
that communication
있도록 하는 겁니다.
진행하고 있는 팀이 몇 있고
in the world that do exactly that,
동료 그레그와르 쿠르틴과
and Silvestro Micera,
it's very important to understand
communicates with the spinal cord.
등에 관하여 잘 이해해야 합니다.
말씀드린 로봇과 모델이
and models that I've presented today
기대되는 부분입니다.
연구실에서 만든 다른 로봇을 봤는데
in your lab other robots
like a side project,
카메라가 달려있네요.
그러니까 이 로봇과 관련해
조사 작업을 하려는 프로젝트입니다.
to do search and rescue inspection,
어려운 상황에 처해있다면
if you have a difficult situation
or a building that is flooded,
물에 잠긴 건물에 있다고 하면
for a rescue team or even rescue dogs,
몹시 위험한 상황이거든요.
that can crawl around, swim, walk,
걸을 수 있는 로봇을 보내서
to do inspection and identify survivors
생존자를 식별할 수도 있지 않을까요?
통신할 수도 있겠죠.
a communication link with the survivor.
모양새에 겁먹지만 않는다면요.
don't get scared by the shape of this.
change the appearance quite a bit,
바꾸는 것이 좋을 것 같습니다.
might die of a heart attack
겁을 먹은 생존자가
that this would feed on you.
더 견고하게 만든다면
and it making it more robust,
있을 것이라고 확신합니다.
a good tool out of it.
교수님과 팀 모두에게 감사드립니다.
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