TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
Sarah Bergbreiter: Porque faço robôs do tamanho de um grão de arroz
Filmed:
Readability: 4.1
1,663,866 views
Estudando o movimento e os corpos de insetos como as formigas, Sarah Bergbreiter e a sua equipa constroem versões mecânicas de rastejantes arrepiantes, incrivelmente robustas e muito pequenas... e depois põem-lhes foguetes. Veja os seus incríveis desenvolvimentos em micro-robótica e ouça acerca de três modos de como poderemos usar estes 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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
My students and I
work on very tiny robots.
work on very tiny robots.
0
564
3645
Eu e os meus alunos 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
Podem pensar neles como
versões robóticas
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 com que estão todos
familiarizados: uma formiga.
familiarizados: uma formiga.
00:22
We all know that ants
and other insects at this size scale
and other insects at this size scale
3
10016
2760
Todos sabemos que as formigas
e outros insetos a esta escala
e outros insetos a esta escala
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 vimos já um grupo
de formigas ou algo parecido,
de formigas ou algo parecido,
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
a carregar uma batata frita
num piquenique, por exemplo.
num piquenique, por exemplo.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
Quais são os verdadeiros desafios
de construir estas formigas?
de construir estas formigas?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
Em primeiro lugar, como conseguimos
as capacidades de uma formiga
as capacidades de uma formiga
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
num robô do mesmo tamanho?
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
Primeiro temos que descobrir
como fazê-los andar,
como fazê-los andar,
sendo tão pequenos.
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
Precisamos de mecanismos como
pernas e motores eficientes
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
de modo a apoiar essa locomoção.
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
Precisamos de sensores,
potência e controlo
potência e controlo
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 num robô formiga
semi-inteligente.
semi-inteligente.
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
Finalmente, para tornar isto
realmente funcional
realmente funcional
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 que trabalhem em conjunto
para fazerem coisas mais importantes.
para fazerem coisas mais importantes.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
Vou começar com a mobilidade.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
Os insetos deslocam-se muito bem.
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
Este vídeo é da UC Berkeley.
Mostra uma barata a mover-se
sobre terreno muito irregular,
sobre terreno muito irregular,
01:12
It shows a cockroach moving
over incredibly rough terrain
over incredibly rough terrain
21
60559
2783
01:15
without tipping over,
22
63342
1853
sem tombar.
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
Ela consegue fazer isto porque as suas
pernas combinam materiais rígidos,
pernas combinam materiais rígidos,
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
que usamos tradicionalmente
para fazer robôs,
para fazer robôs,
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
com materiais macios.
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
Quando se é muito pequeno, outra forma
interessante de deslocação é saltar.
interessante de deslocação é saltar.
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
Estes insetos armazenam energia numa mola
e libertam-na muito rapidamente,
e libertam-na 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 conseguirem a potência necessária
para sair da água, por exemplo.
para sair da água, por exemplo.
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
Uma das grandes contribuições
do meu laboratório
do meu laboratório
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
tem sido combinar
materiais rígidos e macios
materiais rígidos e macios
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 lado.
de quatro milímetros de lado.
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
É muito 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 silicone,
e o macio é borracha de silicone.
e o macio 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
A ideia básica é que vamos
comprimir isto,
comprimir isto,
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 depois soltá-la para saltar.
e depois soltá-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
Ainda não estamos a usar
motores ou potência.
motores ou potência.
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
Isto é acionado com um método a que
chamamos, no meu laboratório,
chamamos, no meu laboratório,
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
"universitário com pinças".
(Risos)
(Risos)
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
O que verão no próximo vídeo
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
é um tipo a portar-se muito
bem nos seus saltos.
bem nos seus saltos.
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 universitário
em questão, com as pinças.
em questão, com as pinças.
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
O que veem é um mecanismo
de quatro milímetros
de quatro milímetros
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
a saltar cerca de 40
centímetros em altura.
centímetros em altura.
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
É quase 100 vezes o seu comprimento.
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
Ele sobrevive, balança na 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 robusto e sobrevive
muito bem até que o perdemos,
muito bem até que o perdemos,
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
por ser tão pequeno.
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
Em última análise, queremos
acrescentar motores a isto.
acrescentar motores a isto.
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
Temos estudantes no laboratório
a trabalhar em motores milimétricos,
a trabalhar em motores milimétricos,
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
para serem integrados em robôs
pequenos e autónomos.
pequenos e autónomos.
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
De modo a trabalhar a mobilidade e a
locomoção a esta escala, para começar,
locomoção a esta escala, para começar,
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
estamos a fazer batota e a usar ímanes.
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
Isto mostra o que poderá ser parte
da perna de um micro-robô.
da perna de um micro-robô.
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
Podem ver as juntas
de borracha de silicone.
de borracha de silicone.
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
Existe um íman incorporado
que está a ser deslocado
que está a ser deslocado
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
Isto leva-nos ao robô
que vos mostrei antes.
que vos mostrei antes.
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
A coisa mais interessante que este
robô nos ajuda a perceber
robô nos ajuda a perceber
é como os insetos se movem, a esta escala.
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
Temos um modelo realmente bom
de como tudo se move,
de como tudo se move,
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
desde uma barata até a um elefante.
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 de um modo
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
Quando se é muito pequeno,
as forças entre os pés e o chão
as forças entre os 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
afetam muito mais a locomoção
do que a massa,
do que a massa,
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
que é o que causa aquele
movimento saltitante.
movimento saltitante.
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
Este tipo ainda não funciona,
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 conseguem correr.
maiores que conseguem correr.
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
Isto tem cerca de um centímetro cúbico,
um centímetro de lado, muito pequeno.
um centímetro de lado, 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
Pusemo-lo a correr 10 comprimentos do seu
corpo por segundo, ou 10 cm por segundo.
corpo por segundo, ou 10 cm por segundo.
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
Bastante rápido,
para um tipo tão pequeno,
para um tipo tão pequeno,
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
e só está limitado pelo nossos testes.
Isto dá-nos uma ideia de como
as coisas funcionam neste momento.
as coisas funcionam neste momento.
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
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
Também podemos fazer versões impressas
em 3D que conseguem trepar obstáculos,
em 3D que conseguem trepar obstáculos,
03:47
a lot like the cockroach
that you saw earlier.
that you saw earlier.
76
215781
3499
como a barata, que viram antes.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
Em última análise, queremos
acrescentar tudo a este robô.
acrescentar tudo a este robô.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
Queremos sensores, potência,
controlo, tudo acionado em conjunto.
controlo, tudo acionado em conjunto.
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
Nem tudo tem que ser
inspirado na biologia.
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 tem cerca
do tamanho de um Tic Tac.
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
Neste caso, em vez de ímanes
ou músculos para se mover,
ou músculos para se mover,
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
usamos foguetes.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
Isto é um material energético
micro fabricado.
micro fabricado.
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
Podemos criar pequenos
pontos deste material,
pontos deste material,
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 pôr um desses pontos
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
Assim, este robô vai saltar quando
sentir um aumento de luz.
sentir um aumento de 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 aqui um robô de 300 miligramas
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
a saltar 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
Só tem quatro por quatro por sete
milímetros de tamanho.
milímetros de tamanho.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
Verão um grande clarão no início,
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
quando a energia for libertada,
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
e o robô aos tombos pelo ar.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
Aí está o grande clarão,
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
a subir através do ar.
a subir através do ar.
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
Não há aqui amarras nem fios de ligação.
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
Está tudo integrado e saltou 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 facto de o estudante ter apenas
ligado o candeeiro ao seu lado.
ligado o candeeiro ao seu lado.
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
Poderão imaginar todas as coisas
fixes que podemos fazer
fixes que podemos 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 conseguem correr,
rastejar, pular e rolar, a esta escala.
rastejar, pular e rolar, a esta escala.
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 destroços resultantes de um
desastre natural como um terramoto.
desastre natural como um terramoto.
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
Imaginem estes robôs a correr
através desses destroços,
através desses destroços,
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
à procura de sobreviventes.
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
Ou imaginem uma série de pequenos
robôs a correr por uma ponte,
robôs a correr por uma ponte,
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
para poderem inspecioná-la
e garantir que é segura,
e garantir que é segura,
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
para evitar colapsos como este,
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
que sucedeu nos arredores
de Mineápolis em 2007.
de Mineápolis em 2007.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
Imaginem o que poderíamos fazer
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
se tivéssemos robôs que nadassem
através do nosso sangue.
através do nosso sangue.
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
Certo? "Viagem Fantástica",
de Isaac Asimov.
de 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
Se conseguissem operar sem terem
que nos cortar e abrir, em primeiro lugar.
que nos cortar e abrir, em primeiro lugar.
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
Se pudéssemos mudar radicalmente
o modo de construir as coisas,
o modo de construir as coisas,
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 tivéssemos os nossos pequenos robôs
a trabalhar como as térmitas,
a trabalhar como as térmitas,
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
construindo incríveis montes
de oito metros de altura,
de oito metros de altura,
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
prédios de apartamentos muito bem
ventilados, para outras térmitas,
ventilados, para outras térmitas,
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
em África e na Austrália.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
Penso ter-vos dado
algumas das possibilidades
algumas das possibilidades
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
do que podemos fazer
com estes pequenos robôs.
com estes 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
Já fizemos alguns avanços, até agora,
mas há ainda um longo caminho a percorrer.
mas há ainda um longo caminho a percorrer.
05:58
and hopefully some of you
can contribute to that destination.
can contribute to that destination.
120
346561
2858
Espero que alguns de vós possam
contribuir para esse objetivo.
contribuir para esse objetivo.
06:01
Thanks very much.
121
349419
1768
Muito obrigado.
(Aplausos)
06:03
(Applause)
122
351187
2204
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