TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
Sarah Bergbreiter: Por que eu crio robôs do tamanho de um grão de arroz
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Ao estudar o movimento e corpos de insetos, como formigas, Sarah Bergbreiter e sua equipe construíram versões mecânicas de bichos rastejantes incrivelmente robustas, superpequenas... e então eles adicionam foguetes. Veja seus avanços de cair o queixo, em microrrobótica, e ouça sobre três maneiras que poderíamos usar esses pequenos ajudantes no 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
Meus alunos e eu trabalhamos
com robôs muito pequenos.
com robôs muito pequenos.
00:16
Now, you can think of these
as robotic versions
as robotic versions
1
4209
2217
Você pode pensar neles
como versões robóticas
como versões robóticas
00:18
of something that you're all
very familiar with: an ant.
very familiar with: an ant.
2
6426
3590
de algo que lhes é muito familiar:
uma formiga.
uma formiga.
Todos sabemos que as formigas
e outros insetos dessa escala
e outros insetos dessa escala
00:22
We all know that ants
and other insects at this size scale
and other insects at this size scale
3
10016
2760
00:24
can do some pretty incredible things.
4
12776
2236
podem fazer coisas incríveis.
00:27
We've all seen a group of ants,
or some version of that,
or some version of that,
5
15012
3185
Todos já vimos um grupo de formigas,
ou alguma versão disso,
ou alguma versão disso,
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
carregando seus salgadinhos
em um piquenique, por exemplo.
em um piquenique, por exemplo.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
Mas quais são os reais desafios
da engenharia destas formigas?
da engenharia destas formigas?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
Bem, em primeiro lugar, como colocar
os recursos de uma formiga
os recursos de uma formiga
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
em um robô de mesma escala de tamanho?
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
Primeiro precisamos descobrir
como fazê-los se mover,
como fazê-los se mover,
quando são tão pequenos.
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
Precisamos de pernas e motores eficientes
00:48
We need mechanisms like legs
and efficient motors
and efficient motors
12
35923
2300
00:50
in order to support that locomotion,
13
38223
1849
para apoiar essa locomoção,
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
e precisamos de sensores,
energia e controle
energia e controle
00:54
in order to pull everything together
in a semi-intelligent ant robot.
in a semi-intelligent ant robot.
15
42563
3962
para juntar tudo isso
em um robô formiga semi-inteligente.
em um robô formiga semi-inteligente.
E, por fim, para fazê-los
realmente funcionais,
realmente funcionais,
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
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
queremos um monte deles trabalhando
juntos, para fazerem coisas maiores.
juntos, para fazerem coisas maiores.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
Então, começarei com a mobilidade.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
Os insetos movem-se
surpreendentemente bem.
surpreendentemente bem.
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
Este vídeo é da UC Berkeley.
01:12
It shows a cockroach moving
over incredibly rough terrain
over incredibly rough terrain
21
60559
2783
Mostra uma barata em movimento
num terreno muito acidentado
num terreno muito acidentado
01:15
without tipping over,
22
63342
1853
sem se virar,
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
e ela é capaz disso porque suas pernas
são uma combinação de materiais rígidos,
são uma combinação de materiais rígidos,
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
o que tradicionalmente
usamos para fazer os robôs,
usamos para fazer os robôs,
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
e materiais flexíveis.
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
Saltar é outra forma interessante de
se locomover quando se é muito pequeno.
se locomover quando se é muito pequeno.
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
Então, estes insetos armazenam energia
em uma mola e a liberam muito rapidamente
em uma mola e a liberam muito 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
para obterem a alta energia que precisam
para saltar da água, por exemplo.
para saltar da água, por exemplo.
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
Assim, uma das grandes
contribuições do meu laboratório
contribuições do meu laboratório
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
foi a de combinar
materiais rígidos e flexíveis
materiais rígidos e flexíveis
01:44
in very, very small mechanisms.
31
92153
2214
em mecanismos muito, muito pequenos.
01:46
So this jumping mechanism
is about four millimeters on a side,
is about four millimeters on a side,
32
94367
3165
Este mecanismo de salto tem
cerca de quatro milímetros de um lado,
cerca de quatro milímetros de um lado,
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
então, é realmente pequeno.
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
O material rígido aqui é de silício,
e o flexível é borracha de silicone.
e o flexível é borracha de silicone.
01:55
And the basic idea is that
we're going to compress this,
we're going to compress this,
35
103058
2895
E a ideia básica é que
vamos comprimir isso,
vamos comprimir isso,
01:58
store energy in the springs,
and then release it to jump.
and then release it to jump.
36
105953
2701
armazenar energia nas molas,
e liberá-la para saltar.
e liberá-la para saltar.
02:00
So there's no motors
on board this right now, no power.
on board this right now, no power.
37
108654
3383
Portanto, não há motores nele,
nenhuma energia.
nenhuma energia.
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
Ele é acionado por um método
que no laboratório chamamos
que no laboratório chamamos
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
"aluno de pós-graduação com pinças."
(Risos)
(Risos)
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
O que vocês verão no próximo vídeo
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
é esse cara saltando
surpreendentemente bem.
surpreendentemente bem.
02:14
So this is Aaron, the graduate student
in question, with the tweezers,
in question, with the tweezers,
42
122333
3614
Este é o Aaron, o estudante de
pós-graduação em questão, com a pinça,
pós-graduação em questão, com a pinça,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
e o que vocês veem é esse mecanismo
de quatro milímetros
de quatro milímetros
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
saltando quase 40 centímetros de altura.
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
Isso é quase 100 vezes
seu próprio comprimento.
seu próprio comprimento.
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
E ele sobrevive, salta sobre a mesa,
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
é incrivelmente forte, e é claro,
sobrevive muito bem até que o perdemos,
sobrevive muito bem até que o perdemos,
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
porque ele é muito pequeno.
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
Enfim, também queremos
adicionar motores nisso,
adicionar motores nisso,
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
e temos alunos trabalhando em motores
de tamanhos milimétricos
de tamanhos milimétricos
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
para poder integrá-los
a pequenos robôs autônomos.
a pequenos robôs autônomos.
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
Mas, para trabalhar com mobilidade
e locomoção nesta escala de tamanho,
e locomoção nesta escala de tamanho,
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
estamos trapaceando e usando ímãs.
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
Isso mostra o que seria
parte de uma perna microrrobô,
parte de uma perna microrrobô,
e pode-se ver as juntas
de borracha de silicone
de borracha de silicone
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
e há um ímã embutido sendo movido
02:56
by an external magnetic field.
57
163963
2303
por um campo magnético externo.
02:58
So this leads to the robot
that I showed you earlier.
that I showed you earlier.
58
166266
2683
Isso nos leva ao robô
que eu lhes mostrei mais cedo.
que eu lhes mostrei mais cedo.
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
O mais interessante que este robô
pode nos ajudar a descobrir
pode nos ajudar a descobrir
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
é como os insetos se movem nessa escala.
03:07
We have a really good model
for how everything
for how everything
61
175117
2225
Temos um modelo muito bom para tudo,
desde o movimento
de uma barata ao de um elefante.
de uma barata ao de um elefante.
03:09
from a cockroach up to an elephant moves.
62
177342
1962
03:11
We all move in this
kind of bouncy way when we run.
kind of bouncy way when we run.
63
179304
2924
Todos nos movemos dessa forma
saltitante quando corremos.
saltitante quando corremos.
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
Mas quando eu sou bem pequeno,
as forças entre os meus pés e o chão
as forças entre os meus pés e o chão
03:18
are going to affect my locomotion
a lot more than my mass,
a lot more than my mass,
65
186513
2775
afetarão minha locomoção
muito mais do que a minha massa,
muito mais do que a minha massa,
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
que é o que causa o movimento saltitante.
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
Esse cara ainda não funciona bem,
03:25
but we do have slightly larger versions
that do run around.
that do run around.
68
193317
3075
mas temos versões
ligeiramente maiores que funcionam.
ligeiramente maiores que funcionam.
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
Trata-se de um centímetro cúbico,
um centímetro lateral, muito pequeno,
um centímetro lateral, muito pequeno,
03:32
and we've gotten this to run
about 10 body lengths per second,
about 10 body lengths per second,
70
200277
2902
e ele percorreu 10 comprimentos
corporais por segundo,
corporais por segundo,
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
10 centímetros por segundo.
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
Ele é bem rápido
para um cara tão pequeno,
para um cara tão pequeno,
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
e só é limitado por
nossa configuração de teste.
nossa configuração de teste.
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
Mas isso lhes dá uma ideia
de como ele funciona agora.
de como ele funciona agora.
Também podemos imprimir versões 3D dele
que podem passar por cima de obstáculos,
que podem passar por cima de obstáculos,
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
03:47
a lot like the cockroach
that you saw earlier.
that you saw earlier.
76
215781
3499
muito parecidos com a barata
que vocês viram anteriormente.
que vocês viram anteriormente.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
Mas, por fim, queremos
adicionar tudo ao robô.
adicionar tudo ao robô.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
Queremos sensação, energia, controle,
atuando em conjunto,
atuando em conjunto,
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
e nem tudo precisa
ser inspirado na biologia
ser inspirado na biologia
04:00
So this robot's about
the size of a Tic Tac.
the size of a Tic Tac.
80
228765
3135
Este robô é do tamanho de um 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
E, neste caso, em vez de ímãs
ou músculos para movê-lo,
ou músculos para movê-lo,
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
nós usamos foguetes.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
Este é um material energético
microfabricado,
microfabricado,
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
e podemos criar minúsculos pixels dele,
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 podemos colocar um desses pixels
na barriga deste robô,
na barriga deste robô,
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 ele vai saltar quando
detectar um aumento da luz.
detectar um aumento da luz.
04:24
So the next video is one of my favorites.
87
252645
1973
O próximo vídeo é um dos meus favoritos.
04:26
So you have this 300-milligram robot
88
254618
3040
Temos este robô de 300 miligramas
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
saltando cerca de oito centímetros no ar.
04:32
It's only four by four
by seven millimeters in size.
by seven millimeters in size.
90
260064
2910
Ele tem apenas 4 x 4 x 7 milímetros
de tamanho.
de tamanho.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
E vocês verão um grande flash no início
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
quando a energia é iniciada,
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
e o robô dá cambalhotas no ar.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
Então, houve aquele grande flash,
04:42
and you can see the robot
jumping up through the air.
jumping up through the air.
95
270139
3197
e podemos ver o robô pulando no ar.
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
Portanto, não há cordas,
não há fios conectados a ele.
não há fios conectados a ele.
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
Está tudo acoplado, ele pulou em resposta
04:51
to the student just flicking on
a desk lamp next to it.
a desk lamp next to it.
98
278862
4381
ao aluno acendendo
uma lâmpada próxima a ele.
uma lâmpada próxima a ele.
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
Então vocês podem imaginar todas
as coisas legais que poderíamos fazer
as coisas legais que poderíamos fazer
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
com robôs que correm, rastejam, saltam
e rolam, com esta escala de tamanho.
e rolam, com esta escala de tamanho.
05:03
Imagine the rubble that you get after
a natural disaster like an earthquake.
a natural disaster like an earthquake.
101
291604
3790
Imaginem os escombros que ficam após
um desastre natural como um terremoto.
um desastre natural como um terremoto.
Pensem nesses pequenos robôs
atravessando os escombros,
atravessando os escombros,
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
procurando por sobreviventes.
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
Ou imaginem um monte de pequenos robôs
circundando uma ponte
circundando uma ponte
para inspecioná-la
e certificar que é segura,
e certificar que é segura,
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
assim, não haverá colapsos como este
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
que aconteceu próximo
de Minneapolis, em 2007.
de Minneapolis, em 2007.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
Ou imagine o que você poderia fazer
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
se houvesse robôs que nadassem
através de seu sangue.
através de seu sangue.
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
Certo? "Viagem fantástica", 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
Ou eles poderiam operá-lo
sem ter que cortá-lo, em princípio.
sem ter que cortá-lo, em princípio.
Ou poderíamos mudar radicalmente
a forma de construir coisas
a forma de construir coisas
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
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 nossos minúsculos robôs
trabalharem como os cupins,
trabalharem como os cupins,
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
e construírem esses incríveis
montes de oito metros,
montes de oito metros,
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
apartamentos efetivamente
bem ventilados para outros cupins
bem ventilados para outros cupins
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
na África e Austrália.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
Então, eu acho que dei
algumas possibilidades
algumas possibilidades
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
do que podemos fazer
com esses pequenos robôs.
com esses pequenos robôs.
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
E já fizemos alguns avanços até agora,
mas ainda há um longo caminho a trilhar,
mas ainda há um longo caminho a trilhar,
e espero que alguns de vocês
possam contribuir para esse destino.
possam contribuir para esse destino.
05:58
and hopefully some of you
can contribute to that destination.
can contribute to that destination.
120
346561
2858
06:01
Thanks very much.
121
349419
1768
Muito obrigada.
06:03
(Applause)
122
351187
2204
(Aplausos)
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