TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
Robert Full, sobre o movimento dos animais.
Filmed:
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O biólogo Robert Full compartilha vídeo em camera lenta de algumas criaturas cativantes. Dê uma olhada nas pernas espinhosas, que permitem que as baratas corram em uma rede, e nos pés com nanotecnologia, que permitem aos lagartos correr verticalmente em paredes.
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
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
0
5000
Quero que vocês imaginem que são estudantes em meu laboratório.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
Quero que vocês criem um projeto baseado na biologia.
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
Então este é o desafio:
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
Quero que me ajudem a criar um modelo de contato totalmente 3D, dinâmico e parametrizado.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
A tradução disto seria: vocês me ajudariam a construir um pé?
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
E é um desafio real, e eu realmente queria que vocês me ajudassem.
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
23000
2000
Claro que no desafio há um prêmio.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
25000
7000
Não é bem o TED Prize, mas é uma camiseta exclusiva do nosso laboratório.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
32000
6000
Então por favor me mandem suas idéias sobre como construir um pé.
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
Se quisermos construir um pé, o que devemos fazer?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
Primeiramente, temos de saber como é um pé.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
Se vamos ao dicionário, está escrito, "é a parte mais baixa de uma perna
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
que está em contato com o solo, em pé ou andando"
01:02
That's the traditional definition.
13
50000
1000
Esta é a definição tradicional
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
51000
3000
Mas se você realmente quisesse fazer uma pesquisa, o que você faria?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
54000
3000
Você tem de ir na literatura e procurar o que é conhecido sobre os pés.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
57000
2000
Então vamos na literatura.
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
60000
2000
Talvez você esteja familiarizado com essa literatura.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
62000
3000
O problema é que existem muitos, muitos pés.
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
Como se faz isso?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
Temos de inspecionar todos os pés e extrair princípios de como eles funcionam
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
E quero que me vocês ajudem a fazer isso no próximo vídeo.
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
73000
3000
Enquanto vêem esse vídeo, procurem os princípios,
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
e pensem também nos experimentos que vocês poderiam construir
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
para entender como funciona um pé.
01:44
See any common themes? Principles?
25
92000
2000
Vêem algum padrão em comum? Princípios?
01:46
What would you do?
26
94000
3000
O que fariam?
01:59
What experiments would you run?
27
107000
2000
Que experimentos realizariam?
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
Wow. (Aplausos)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
205000
3000
Nossa pesquisa no biomecânica da locomoção animal
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
208000
2000
nos permitiu fazer um projeto de um pé.
03:42
It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,
31
210000
6000
É um projeto inspirado na natureza, mas não é uma copia específica de um pé que alguém viu;
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
é uma síntese dos segredos de muitos, muitos pés.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
Ocorre que os animais podem ir para onde eles quiserem.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
Podem se locomover em superfícies que, como vocês viram variam em
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
probabilidade do contato, o movimento dessa superfície
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
e os pontos de apoio para os pés que estão presentes.
04:04
If you want to study how a foot works,
37
232000
2000
Se quiséssemos estudar como funciona um pé,
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
nós deveríamos simular essas superfícies, ou simular essas pedras.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
238000
5000
E fizemos isso, aqui está um experimento:
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
colocamos um animal e fizemos ele correr, esta aranha de jardim.
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
em uma superfície com 99 por cento da área removida.
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
Mas isso nem sequer reduziu a sua velocidade.
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
Ainda que ela esteja correndo ao equivalente humano de 480km/h.
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
253000
3000
Como ela pode fazer isso? Então, olhe mais cuidadosamente.
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
256000
6000
Quando reduzirmos a velocidade 50 vezes nós vemos como a perna está encostando no escombro simulado.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
262000
2000
A perna está agindo como um pé.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
264000
3000
E de fato, o animal faz contactos com outras partes da sua perna.
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
267000
3000
mais frequentemente do que o pé tradicional.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
270000
4000
O pé está distribuído em toda a perna.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
Podemos fazer outro experimento onde tomamos uma barata com um pé,
04:50
and you can remove its foot.
51
278000
2000
e podemos remover esse pé.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
Estou passando algumas baratas no auditório. Olhem seus pés.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
284000
4000
Sem um pé, é isso o que ela faz. Nem sequer desacelera.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
288000
3000
Ela pode correr com a mesma velocidade mesmo sem essa parte.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
291000
3000
Não é um problema para as baratas; elas podem regenerar estas partes, se vocês estão preocupados.
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
Como elas fazem isso?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
57
296000
3000
Olhem detalhadamente: 100 vezes mais lento,
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
299000
3000
e olhem o que ela está fazendo com o resto das suas pernas.
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
302000
3000
Está agindo, de novo, como um pé distribuído.
05:17
very effective.
60
305000
2000
Muito eficiente.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
Agora a pergunta que nos fazemos é: o quão comum é a ocorrência de um pé distribuído?
05:24
And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.
62
312000
9000
O próximo comportamento que mostrarei desse animal nos surpreendeu desde a primeira vez que o vimos.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
Jornalistas, isso é confidencial-
05:38
Take a look at what that is!
64
326000
2000
olhem o que é isso!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
Este é um polvo bípede mimetizado de um coco rolante.
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
Foi descoberto por Christina Huffard
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
e filmado por Sea Studios, aqui mesmo em Monterey.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
344000
5000
Também descrevemos outras espécies de polvos bípedes.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
349000
3000
Este se disfarça como uma alga flutuante.
06:04
It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen.
70
352000
5000
Caminha em duas pernas e deixa as outras no ar para que não sejam vistas.
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(Aplausos)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
E olhem o que ele faz com seus pés para se deslocar em terrenos complicados.
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
Usa seu magnífico pé distribuído para fazer como se esses obstáculos nem estivessem aí.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
Realmente extraordinário.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
381000
4000
Em 1951, Escher fez este desenho. Ele pensou que havia criado uma fantasia animal.
06:38
But we know that art imitates life,
76
386000
2000
Mas nós sabemos que a arte imita a vida,
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
388000
3000
e vira natureza, Há três milhões de anos atrás, o seguinte animal evoluiu.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
391000
2000
É um animal tipo camarão chamado de estomatópode,
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
393000
4000
e é assim que se move nas praias do Panamá:
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
na verdade ele rola, e até pode fazê-lo colina acima.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
É o pé distribuído definitivo; Todo o seu corpo está atuando como seu pé.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
Assim, se quisermos agregar ao nosso projeto a primeira característica importante,
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
queremos agregar contato de pé distribuído.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
418000
3000
Não só com o pé tradicional, mas também com a perna,
07:13
and even of the body.
85
421000
1000
e todo o corpo.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
422000
4000
Isto pode nos inspirar no projeto de novos robôs?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
426000
3000
Isto nos inspirou, biologicamente, este robô chamado RHex,
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
429000
4000
construído por esses engenheiros extraordinários, nos últimos anos.
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
433000
3000
O pé de RHex começou muito simples,
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
foi refinado com o tempo, e finalmente terminou neste semicírculo.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
Por que isso? Vocês verão no vídeo.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
Olhem onde o robô faz contato com sua perna para lidar com esse terreno muito difícil.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
Vocês vão ver que, de fato, ele está usando esse pata semicircular como um pé distribuído.
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
Olhem-no em movimento.
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
Podem vê-lo bem aqui nesses escombros.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
461000
6000
Extraordinário. Sem sensores, todo o controle está nas pernas distribuídas.
07:59
Really simple, but beautiful.
97
467000
2000
Muito simples, mas encantador.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
469000
3000
Agora, vocês devem ter percebido outra coisa sobre os animais
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
quando corriam pelo terreno com obstruções.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
Meu assistente vai me ajudar com isso.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
Quando você tocou a perna da barata -- Podem colocar o microfone nele?
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
Quando você tocou a perna da barata, o que você sentiu?
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
Você notou algo?
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
Garoto: Espinhoso.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
Robert Full: É espinhoso, verdade? É realmente espinhoso, não é? Meio que dói.
08:22
Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.
106
490000
6000
Talvez pudéssemos dar ao nosso curador e ver se ele é bravo o suficiente para tocar a barata.
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
(Risos)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
Chris Anderson: Você a tocou?
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
RF: Então se olharem cuidadosamente, o que vêem é que tem espinhos
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
e até há algumas semanas atrás, ninguém sabia para que serviam.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
Supunha-se que era para proteção e estruturas sensoriais.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
Nos encontramos que são para algo mais -- Aqui está um segmento desse espinho.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
Estão dispostas de maneira que colapsam facilmente em uma direção
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
para afastar a pata dos escombros,
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
mas fica rígida na outra direção para capturar saliências na superfície.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
Os caranguejos não precisam de ponto de apoio, porque eles geralmente se movem na areia
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
até que chegam ao nosso laboratório.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
E tem um problema com essa classe de malha,
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
porque eles não tem espinhos.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
Faltam espinhos para os caranguejos, por isso eles tem problemas nesse tipo de terreno.
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
Mas claro, podemos resolver isso,
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
porque podemos produzir espinhos artificiais.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
Podemos fazer espinhos que aderem a escombros simulados
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
e colapsam na remoção, para tirá-los facilmente.
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
Nós fizemos isso colocando esses espinhos artificiais nos caranguejos,
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
como vêem aqui, e logo os testamos.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
Será que entendemos realmente esse princípio de adaptação? A resposta é: sim!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
Isto está 20 vezes mais devagar, em câmera lenta, e o caranguejo sai voando pelo escombro simulado.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(Risos) (Aplausos)
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
Um pouco melhor que a natureza.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
Então para o nosso projeto, nós precisamos adicionar espinhos adaptados.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
Agora, será que isso nos ajudará a pensar sobre o projeto de robôs escaladores mais eficientes?
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
Bom, aqui está RHex (RHex tem problemas com trilhos) com trilhos lisos como vêem aqui.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
Então por que não agregar espinhos? Meus colegas fizeram isso na Universidade da Pensilvânia.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
Dan Koditschek colocou umas unhas de aço - uma versão muito simples - no robô
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
E aqui está RHex, movendo-se sobre esses trilhos de aço... Sem problemas!
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
Como ele faz isso?
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
Coloquemos em câmera lenta, e vocês podem ver os espinhos em ação.
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
Olhem a perna passar, e verão que fica presa logo ali.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
Ele não podia fazer isso antes, teria escorregado e caído.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
E olhem de novo, logo ali -- êxito.
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
Agora, só ter pés e espinhos bem distribuidos
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
não significa que se possa escalar superfícies verticais.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
Isso é realmente muito difícil.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
Mas olhem como este animal o faz !
10:30
One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.
146
618000
6000
Um dos que estou passando está escalando esta superfície vertical, que é uma placa de metal lisa.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
É extraordinário o quão rápido ele consegue fazer isso,
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
mas em câmera lenta pode-se ver algo muito extraordinário.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
É um segredo. O animal efetivamente escala escorregando e olhem -
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
ele o faz realmente mal, no sentido de aderir-se à superfície.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
Parece, de fato, que nada pela superfície.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
Podemos modelar esse comportamento melhor como fluído, se o olharem bem.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
O pé distribuído, de fato, funciona mais como um remo.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
O mesmo vale se olharmos esta lagartixa que corre sobre a areia.
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
Olhem seus pés.
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
Realmente funcionam como remos
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
apesar de estar interagindo com uma superfície que normalmente pensamos ser sólida.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
Isso não é diferente do que uma ex-estudante minha de licenciatura descobriu
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
quando ela imaginava como as lagartixas podem correr sobre a água.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
Podemos usar isso para construir robôs melhores?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
Martin Buehler o fez - está na Boston Dynamics agora-
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
tomou esta idéia e fez de RHex um Aqua RHex.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
Aqui está RHex com remos
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
agora convertido em um robô incrivelmente versátil.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
Em superfícies irregulares, animais tem garras.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
Vocês provavelmente as sentem, se as tocarem.
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
Vocês tocaram?
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
Sim, toquei.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
RF: E se aderem muito bem às superfícies, com estas garras.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
Mark Cutkosky da Universidade de Stanford, meu colaborador, é um engenheiro fora de série
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
que desenvolveu uma técnica chamada Fabricação por Deposição de Forma,
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
que permite incrustar garras em um pé artificial.
12:06
And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.
173
714000
5000
E aqui está uma versão simples do pé para o novo robô, que mostrarei em um momento.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
Assim, para nosso projeto, agreguemos garras.
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
Se olharem os animais, para ser realmente versátil em todas as superfícies,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
os animais usam mecanismos híbridos
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
que incluem garras, espinhos, pelos, remos, cola, adesão capilar
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
e um monte de outras coisas.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
Estas são todas de diferentes insetos.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
Há uma formiga arrastando-se por uma superfície vertical.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
Olhemos a formiga.
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
Este é o pé de uma formiga. Vocês podem ver pelos, garras e isto aqui.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
Isto é quando seu pé esta no ar.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
Olhem o que sucede quando o pé entra em um sanduíche.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
Vêem o que acontece?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
Aparece esse apêndice, onde está a cola.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
Aqui está um pé de formiga visto de baixo
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
E quando as garras não se fixam aparece o apêndice, sem que a formiga faça nada.
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
Simplesmente sai.
12:58
And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.
190
766000
5000
E essa tomada foi muito difícil... Penso que esta é a tomada das formigas nas super-cordas.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
Por isso é muito difícil de fazer.
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
Assim é que se vê de perto -
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
este é o pé da formiga e esta é a cola.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
E descobrimos que esta cola podia ser uma mistura interessante de duas fases.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
Certamente a ajuda para se segurar.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
Assim, para nosso projeto, vamos pegar alguns apêndices com pacacidade de aderência.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
Vocês podem pensar que as superfícies lisas nos inspiram a isso.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
Agora, temos algo melhor aqui.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
A salamandra é um grande exemplo de nanotecnologia na natureza.
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
Estes são seus pés.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
São... Quase parece um alien. E o segredo que permite a aderência
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
envolve seus dedos peludos
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
Podem correr para cima em uma superfície a um metro por segundo,
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
e fazer 30 passos naquele segundo - é difícil de ver.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
Em camera lenta, apoiam o pé em oito milissegundos
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
e o levantam em 16 milissegundos.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
E quando se olha como o levantam, é bizarro.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
Eles se desgrudam da superfície como se desgrudassem uma fita adesiva.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
Muito estranho. Como eles grudam?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
Se olharem seus pés, eles tem estruturas em forma de folha chamadas linalae.
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
com milhões de pelos.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
E cada pelo tem o pior caso possível de pontas quebradas.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
Tem de cem a mil pontas quebradas
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
e esse é o segredo, pois permite contato íntimo.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
A salamandra tem um bilhão dessas pontas quebradas de 200 nanómetros.
14:22
And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.
216
850000
5000
E que não grudam com cola, nem funcionam como velcro, nem com sucção.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
Descobrimos que funcionam somente por forças intermoleculares.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
Assim, para nosso projeto, partimos alguns pelos.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
Isto inspirou o projeto do primeiro adesivo seco auto-limpante
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
está patenteado, e ficamos felizes em dize-lo.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
E aqui está uma versão mais simples na natureza,
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
este é a tentativa do meu colaborador Ron Fearing
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
de criar uma versão artificial desse adesivo seco feito de poliuretano.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
E aqui a primeira tentativa de faze-lo funcionar com algum peso.
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
Existe um enorme interesse nisto em muitos campos diferentes.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
Vocês podem imaginar mil usos possiveis, estou certo.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
Muita gente o faz e estamos entusiasmados de ver isso como um produto.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
Temos imaginado produtos, por exemplo, este:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
imaginamos um Band-Aid bio-inspirado, onde tiramos a cola do Band-Aid.
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
Tomamos alguns pelos de uma salamandra;
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
colocamos três rolos de pêlo e logo fizemos este Band-Aid adesivo.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
Este é um estudante voluntário.
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
temos 30.000 estudantes, assim podemos escolher -
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
isso é, na verdade, só uma marca vermelha.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
Mas faz um Band-Aid incrível.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
É aerado, se desgruda facilmente, não provoca irritação, funciona embaixo da água.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
Penso que este é um exemplo extraordinário de como a investigação por curiosidade -
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
(simplesmente nos perguntamos como escalavam algo)-
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
pode levar a coisas que nunca imaginaríamos.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
É só um exemplo de por que temos que apoiar a investigação por curiosidade.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
Aqui está, tirando o Band-Aid.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
Assim, redefinimos o que é um pé.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
A pergunta é então se podemos usar todos esses segredos
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
para inspirar o projeto de um pé melhor, melhor do que vemos na Natureza.
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
Aqui está o novo projeto:
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
estamos tentando criar o primeiro robô escalador de busca e resgate, sem sucção ou ímans
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
que pode mover-se só por poucos tipos de superfícies.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
Chamo o novo robô de RiSE, para Robô em Ambiente Escansorial, que é um ambiente empinado,
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
e temos uma equipe extraordinária de biólogos e engenheiros criando este robô.
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
E aqui está RiSE.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
Tem seis pernas e uma cauda. Aqui está ele em uma cerca e uma árvore.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
E aqui os primeiros passos de RiSE em uma inclinação.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
Estão com áudio? Podem ouvi-lo subir.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
E aqui ele vem até vocês, em seus primeiros passos parede acima.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
Agora está usando só seus pés mais símples, e isto é muito novo.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
Mas pensamos que entendemos a dinâmica do robô.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
Mark Cutkosky está indo um passo além.
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
É a pessoa capaz de construir estes pés e dedos fabricados por deposição de forma.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
O próximo passo é fazer dedos compatíveis
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
e tentar agregar espinhos, garras e colocar adesivos secos.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
Assim, a ideia é primeiro conseguir os dedos e um pé que funcionem,
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
e tentar que escale, e finalmente colocar no robô.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
E isso é exatamente o que ele fez.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
Construiu, de fato, um pé-bot escalador inspirado na Natureza.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
E aqui está o projeto de Cutkosky e seus extraordinários estudantes.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
E estes são dedos adaptados, existem seis deles
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
e usam os princípios do qual falei, coletivamente para o projeto.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
Então isto não usa nem sucção nem cola
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
e finalmente, quando for anexado ao robô -
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1049000
3000
é tão biologicamente inspirado como o animal-
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1052000
5000
esperamos que seja capaz de escalar todo tipo de superfície.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1057000
5000
Aqui o vêem, num momento seguinte, subindo um lado de um edifício em Stanford.
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It's sped up -- again, it's a foot climbing.
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Está acelerado, de novo, é um pé escalando.
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It's not the whole robot yet, we're working on it --
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Ainda não é um robô completo, estamos trabalhando nisso
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now you can see how it's attaching.
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agora podem ver como se agarra.
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These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
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Estas estruturas adaptadas permitem aos espinhos, compartimentos de fricção e pelos adesivos
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to grab onto very challenging, difficult surfaces.
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aderir a superfícies muito desafiadoras e difíceis.
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And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
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E assim eles foram capazes de obter isto, isso está acelerado 20 vezes,
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can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
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Vocês podem imaginar ele subindo para resgatar alguém em outro andar? Bem?
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You can visualize this now; it's not impossible.
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Podem visualizar-lo agora, não é impossível.
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It's a very challenging task. But more to come later.
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É uma tarefa de um grande desafio, e existe muito por vir.
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To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
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Para terminar: conseguimos obter segredos da natureza olhando como são feitos os pés.
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We've learned we should distribute control to smart parts.
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Aprendemos que deveríamos distribuir o controle em partes inteligentes.
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Don't put it all in the brain,
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Não colocar tudo no cérebro,
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but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
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e colocar algum controle nos pés adaptados, nas patas e inclusive no corpo.
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That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
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A Natureza usa soluções híbridas, não uma solução símples, para esses problemas,
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and they're integrated and beautifully robust.
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e elas são integradas e maravilhosamente fortes.
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And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
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8000
E terceiro, acreditamos firmemente que não desejamos imitar a Natureza, mas nos inspirarmos na biologia.
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and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
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e usar estes princípios originais com as melhores soluções de engenharia existentes
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to make -- potentially -- something better than nature.
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para fazer, potencialmente, algo melhor que a Natureza.
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So there's a clear message:
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Então, há uma mensagem clara:
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whether you care about a fundamental, basic research
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tanto se você se preocupa com pesquisa fundamental, básica
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of really interesting, bizarre, wonderful animals,
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de animais realmente interessantes, raros e maravilhosos
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or you want to build a search-and-rescue robot
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ou se você quiser construir um robô de busca e resgate
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that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
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que possa ajudar em terremotos, ou salvar alguém de um incêndio
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or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
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ou se você se interessa pela medicina, devemos preservar os projetos da Natureza.
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Otherwise these secrets will be lost forever.
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Caso contrário, esses segredos serão perdidos para sempre.
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Thank you.
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Obrigado.
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