TEDYouth 2014
Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice
Sarah Bergbreiter: Roboței cît bobul de orez
Filmed:
Readability: 4.1
1,663,866 views
Studiind modul de locomoție al insectelor, Sarah Bergbreiter și echipa ei construiesc mecanisme foarte mici, incredibil de robuste, la care adaugă apoi rachete. Urmăriți evoluția spectaculoasă în micro-robotică și aflați trei moduri prin care am putea folosi aceste mecanisme în viitor.
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 și studenții mei
lucrăm cu roboței foarte mici.
lucrăm cu roboței foarte mici.
00:16
Now, you can think of these
as robotic versions
as robotic versions
1
4209
2217
Îi puteți considera
niște versiuni robotizate
niște versiuni robotizate
00:18
of something that you're all
very familiar with: an ant.
very familiar with: an ant.
2
6426
3590
a ceva ce vă e cunoscut: o furnică.
00:22
We all know that ants
and other insects at this size scale
and other insects at this size scale
3
10016
2760
Cu toții știm că furnicile
și alte insecte de aceeași mărime
și alte insecte de aceeași mărime
00:24
can do some pretty incredible things.
4
12776
2236
pot face lucruri incredibile.
00:27
We've all seen a group of ants,
or some version of that,
or some version of that,
5
15012
3185
Cu toții am văzut un grup de furnici
sau ceva similar,
sau ceva similar,
00:30
carting off your potato chip
at a picnic, for example.
at a picnic, for example.
6
18197
4270
tîrînd un chips de cartofi
cînd sunteți la un picnic, de exemplu.
cînd sunteți la un picnic, de exemplu.
00:34
But what are the real challenges
of engineering these ants?
of engineering these ants?
7
22467
3443
Dar care sunt greutățile
în conceperea acestor furnici?
în conceperea acestor furnici?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilities of an ant
the capabilities of an ant
8
25910
3951
Mai întîi, cum implementăm
abilitatea unei singure furnici
abilitatea unei singure furnici
00:42
in a robot at the same size scale?
9
29861
2048
într-un robot de aceeași mărime?
00:44
Well, first we need to figure out
how to make them move
how to make them move
10
31909
2604
Întîi trebuie să descoperim
cum să le facem să miște
cum să le facem să miște
00:46
when they're so small.
11
34513
1410
cînd sunt atît de mici.
00:48
We need mechanisms like legs
and efficient motors
and efficient motors
12
35923
2300
E nevoie de mecanisme
ca picioare și motoare eficiente
ca picioare și motoare eficiente
00:50
in order to support that locomotion,
13
38223
1849
să susțină această locomoție.
00:52
and we need the sensors,
power and control
power and control
14
40072
2491
Mai e nevoie de senzori,
sursă de energie și control
sursă de energie și control
00:54
in order to pull everything together
in a semi-intelligent ant robot.
in a semi-intelligent ant robot.
15
42563
3962
pentru a le comasa pe toate
într-o furnică robot semi-inteligentă.
într-o furnică robot semi-inteligentă.
00:58
And finally, to make
these things really functional,
these things really functional,
16
46525
2546
În fine, ca toate să fie funcționale,
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
trebuie ca mai multe furnici
să coopereze ca să facă lucruri mai mari.
să coopereze ca să facă lucruri mai mari.
01:05
So I'll start with mobility.
18
53019
2691
Deci voi începe cu mobilitatea.
01:07
Insects move around amazingly well.
19
55710
3161
Insectele se mișcă incredibil de bine.
Iată un clip de la UC Berkeley:
01:11
This video is from UC Berkeley.
20
58871
1688
un gîndac de bucătărie se mișcă
pe o suprafață plină de obstacole
pe o suprafață plină de obstacole
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
fără să se răstoarne.
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
Și face asta pentru că picioarele
sunt o combinație de materiale rigide,
sunt o combinație de materiale rigide,
01:21
which is what we traditionally
use to make robots,
use to make robots,
24
69192
2353
ceea ce folosim de obicei la roboți,
01:23
and soft materials.
25
71545
1599
și materiale moi.
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
Și săritul e o metodă eficientă
de a te deplasa cînd ești mic.
de a te deplasa cînd ești mic.
01:30
So these insects store energy in a spring
and release that really quickly
and release that really quickly
27
78201
4069
Aceste insecte stochează energie
într-un arc, eliberînd-o foarte rapid
într-un arc, eliberînd-o foarte rapid
pentru a obține forța mare necesară
pentru a sări din apă, de exemplu.
pentru a sări din apă, de exemplu.
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
01:38
So one of the big
contributions from my lab
contributions from my lab
29
86281
3122
O contribuție majoră în laboratorul meu
01:41
has been to combine
rigid and soft materials
rigid and soft materials
30
89403
2750
a fost de a combina
materiale rigide și moi
materiale rigide și moi
01:44
in very, very small mechanisms.
31
92153
2214
în mecanisme foarte mici.
01:46
So this jumping mechanism
is about four millimeters on a side,
is about four millimeters on a side,
32
94367
3165
Acest mecanism de sărit are
4 mm pe laterală, deci minuscul.
4 mm pe laterală, deci minuscul.
01:49
so really tiny.
33
97532
1688
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
Materialul rigid aici e siliciul,
și cel moale e cauciucul siliconic.
și cel moale e cauciucul siliconic.
01:55
And the basic idea is that
we're going to compress this,
we're going to compress this,
35
103058
2895
În esență, o să le comprimăm,
01:58
store energy in the springs,
and then release it to jump.
and then release it to jump.
36
105953
2701
stocăm energie în arc,
și apoi o eliberăm pentru a sări.
și apoi o eliberăm pentru a sări.
02:00
So there's no motors
on board this right now, no power.
on board this right now, no power.
37
108654
3383
Nu există nici motor,
nici sursă de energie.
nici sursă de energie.
02:04
This is actuated with a method
that we call in my lab
that we call in my lab
38
112037
2763
E acționată printr-o metodă
pe care în laborator o numim:
pe care în laborator o numim:
02:07
"graduate student with tweezers."
(Laughter)
(Laughter)
39
114800
2672
„masterand cu pensetă”
(Rîsete)
(Rîsete)
02:09
So what you'll see in the next video
40
117472
1834
Veți vedea în următorul video
02:11
is this guy doing
amazingly well for its jumps.
amazingly well for its jumps.
41
119306
3027
un student căruia îi reușește
să producă aceste sărituri.
să producă aceste sărituri.
02:14
So this is Aaron, the graduate student
in question, with the tweezers,
in question, with the tweezers,
42
122333
3614
Acesta e Aaron, masterandul cu pensetă,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sized mechanism
four-millimeter-sized mechanism
43
125947
2683
și ce vedeți e un mecanism de 4 mm
02:20
jumping almost 40 centimeters high.
44
128630
2211
care sare la 40 cm înălțime,
02:23
That's almost 100 times its own length.
45
130841
2424
de 100 de ori cît propria lungime.
02:25
And it survives, bounces on the table,
46
133265
1956
Și supraviețuiește, țopăie pe masă,
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
e incredibil de robust
și desigur supraviețuiește mult
și desigur supraviețuiește mult
pînă îl pierdem, pentru că e foarte mic.
02:30
because it's very tiny.
48
138735
2626
02:33
Ultimately, though, we want
to add motors to this too,
to add motors to this too,
49
141361
2609
Pînă la urmă dorim totuși
să-i adăugăm și motoare
să-i adăugăm și motoare
02:36
and we have students in the lab
working on millimeter-sized motors
working on millimeter-sized motors
50
143970
3116
Avem studenți în laborator
care lucrează pe motoare milimetrice
care lucrează pe motoare milimetrice
02:39
to eventually integrate onto
small, autonomous robots.
small, autonomous robots.
51
147086
3600
pe care să le integreze
în mici roboți autonomi.
în mici roboți autonomi.
02:42
But in order to look at mobility and
locomotion at this size scale to start,
locomotion at this size scale to start,
52
150686
3581
Însă ca să rezolvăm mobilitatea
și locomoția la această scară
și locomoția la această scară
02:46
we're cheating and using magnets.
53
154267
1974
trișăm și utilizăm magneți.
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
Iată cum va arăta
o parte a unui picior micro-robotic,
o parte a unui picior micro-robotic,
02:51
and you can see the silicone rubber joints
55
159317
2017
vedeți articulațiile
din cauciuc siliconic
din cauciuc siliconic
02:53
and there's an embedded magnet
that's being moved around
that's being moved around
56
161334
2629
și magnetul încorporat
mișcat de un cîmp magnetic extern.
mișcat de un cîmp magnetic extern.
02:56
by an external magnetic field.
57
163963
2303
02:58
So this leads to the robot
that I showed you earlier.
that I showed you earlier.
58
166266
2683
Așa am realizat robotul
pe care l-ați văzut înainte.
pe care l-ați văzut înainte.
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
E interesant că acest robot
ne ajută să aflăm
ne ajută să aflăm
cum se mișcă insectele așa mici.
03:05
is how insects move at this scale.
60
173110
2007
03:07
We have a really good model
for how everything
for how everything
61
175117
2225
Avem un model foarte bun de locomoție
03:09
from a cockroach up to an elephant moves.
62
177342
1962
de la un gîndac pînă la un elefant.
03:11
We all move in this
kind of bouncy way when we run.
kind of bouncy way when we run.
63
179304
2924
Cu toții ne mișcăm într-un
mod săltăreț cînd fugim.
mod săltăreț cînd fugim.
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
Dar cînd sunt foarte mic,
forțele dintre picioare și pămînt
forțele dintre picioare și pămînt
03:18
are going to affect my locomotion
a lot more than my mass,
a lot more than my mass,
65
186513
2775
îmi afectează locomoția
mult mai mult decît masa,
mult mai mult decît masa,
03:21
which is what causes that bouncy motion.
66
189288
2354
provocînd acea mișcare săltăreață.
03:23
So this guy doesn't work quite yet,
67
191642
1675
Acest gîndac încă nu se mișcă,
03:25
but we do have slightly larger versions
that do run around.
that do run around.
68
193317
3075
însă avem versiuni mai mari
care se pot mișca.
care se pot mișca.
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
Ăștia sunt de 1 cm cub
1 cm pe laterală, foarte mici.
1 cm pe laterală, foarte mici.
03:32
and we've gotten this to run
about 10 body lengths per second,
about 10 body lengths per second,
70
200277
2902
I-am făcut să alerge
10 lungimi de corp pe secundă,
10 lungimi de corp pe secundă,
03:35
so 10 centimeters per second.
71
203179
1386
deci 10 cm pe secundă.
03:36
It's pretty quick for a little, small guy,
72
204565
2033
E destul de rapid
pentru un roboțel atît de mic
pentru un roboțel atît de mic
03:38
and that's really only limited
by our test setup.
by our test setup.
73
206598
2362
și e limitat doar de setarea de probă.
03:41
But this gives you some idea
of how it works right now.
of how it works right now.
74
208960
2647
Vă puteți face o idee despre cum merge.
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
Putem face și versiuni imprimate 3D
ce pot depăși obstacole
ce pot depăși obstacole
03:47
a lot like the cockroach
that you saw earlier.
that you saw earlier.
76
215781
3499
ca gîndacul pe care l-ați văzut anterior.
03:51
But ultimately we want to add
everything onboard the robot.
everything onboard the robot.
77
219280
2886
Dar în final vrem
să adăugăm de toate robotului.
să adăugăm de toate robotului.
03:54
We want sensing, power, control,
actuation all together,
actuation all together,
78
222166
3693
Dorim senzori, energie, control,
mișcare, toate la un loc,
mișcare, toate la un loc,
03:58
and not everything
needs to be bio-inspired.
needs to be bio-inspired.
79
225859
2906
și nu e nevoie să fie totul
de inspirație biologică.
de inspirație biologică.
04:00
So this robot's about
the size of a Tic Tac.
the size of a Tic Tac.
80
228765
3135
Acest robot e de mărimea unui 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
În acest caz, în loc de magneți
sau mușchi care să miște totul,
sau mușchi care să miște totul,
04:08
we use rockets.
82
235849
2425
utilizăm rachete.
04:10
So this is a micro-fabricated
energetic material,
energetic material,
83
238274
2666
Iată un material energetic
micro-fabricat,
micro-fabricat,
04:13
and we can create tiny pixels of this,
84
240940
2599
cu care putem crea pixeli minusculi.
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
Punem unul din acei pixeli
pe burta robotului,
pe burta robotului,
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
și robotul sare cînd percepe
o creștere în intensitatea luminii.
o creștere în intensitatea luminii.
04:24
So the next video is one of my favorites.
87
252645
1973
Următorul video e favoritul meu.
04:26
So you have this 300-milligram robot
88
254618
3040
Avem un robot de 300 mg
04:29
jumping about eight
centimeters in the air.
centimeters in the air.
89
257658
2406
care sare la aproape 8 cm în aer.
04:32
It's only four by four
by seven millimeters in size.
by seven millimeters in size.
90
260064
2910
E numai 4 x 4 x 7 mm.
04:35
And you'll see a big flash
at the beginning
at the beginning
91
262974
2156
Și o să vedeți un bliț la început
cînd e declanșată energia
cînd e declanșată energia
04:37
when the energetic is set off,
92
265130
1492
04:38
and the robot tumbling through the air.
93
266622
1908
și robotul se rostogolește prin aer.
04:40
So there was that big flash,
94
268530
1609
Iată blițul puternic,
și iată robotul sărind în aer.
și iată robotul sărind în aer.
04:42
and you can see the robot
jumping up through the air.
jumping up through the air.
95
270139
3197
04:45
So there's no tethers on this,
no wires connecting to this.
no wires connecting to this.
96
273336
3032
Nu are suporturi, nici fire conectate.
04:48
Everything is onboard,
and it jumped in response
and it jumped in response
97
276368
2494
Totul e compact și sare ca răspuns
04:51
to the student just flicking on
a desk lamp next to it.
a desk lamp next to it.
98
278862
4381
la lumina veiozei
pe care o aprinde studentul.
pe care o aprinde studentul.
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
Vă imaginați toate lucrurile interesante
pe care le putem face
pe care le putem face
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
cu roboți de această mărime ce pot fugi,
se pot tîrî, sări și rostogoli.
se pot tîrî, sări și rostogoli.
05:03
Imagine the rubble that you get after
a natural disaster like an earthquake.
a natural disaster like an earthquake.
101
291604
3790
Imaginați-vă molozul de după
un cataclism natural sau un cutremur.
un cataclism natural sau un cutremur.
05:07
Imagine these small robots
running through that rubble
running through that rubble
102
295394
2559
Imaginați-vă mici roboței
alergînd prin moloz
alergînd prin moloz
05:10
to look for survivors.
103
297953
2218
să caute supraviețuitori.
05:12
Or imagine a lot of small robots
running around a bridge
running around a bridge
104
300171
2956
Sau imaginați-vă o mulțime de roboței
care fug pe un pod
care fug pe un pod
05:15
in order to inspect it
and make sure it's safe
and make sure it's safe
105
303127
2159
ca să verifice dacă e în siguranță
ca să nu se întîmple prăbușiri ca aceea
05:17
so you don't get collapses like this,
106
305286
2040
05:19
which happened outside of
Minneapolis in 2007.
Minneapolis in 2007.
107
307326
3907
care s-a petrecut în Minneapolis în 2007.
05:23
Or just imagine what you could do
108
311233
1762
Sau imaginați-vă ce ați putea face
05:25
if you had robots that could
swim through your blood.
swim through your blood.
109
312995
2523
dacă ați avea roboți
care v-ar putea înota prin sînge.
care v-ar putea înota prin sînge.
05:27
Right? "Fantastic Voyage," Isaac Asimov.
110
315518
2333
„Călătorie fantastică”, 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
Ar putea opera fără să recurgă
la incizie chirurgicală.
la incizie chirurgicală.
05:34
Or we could radically change
the way we build things
the way we build things
112
322206
2730
Sau am putea schimba radical
modul în care construim
modul în care construim
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
dacă avem roboței
care să lucreze ca termitele.
care să lucreze ca termitele.
05:40
and they build these incredible
eight-meter-high mounds,
eight-meter-high mounds,
114
328343
2765
Construiesc movile incredibile
de 8 m înălțime,
de 8 m înălțime,
05:43
effectively well ventilated
apartment buildings for other termites
apartment buildings for other termites
115
331108
4088
clădiri cu apartamente bine ventilate
pentru alte termite
pentru alte termite
05:47
in Africa and Australia.
116
335196
2091
în Africa și Australia.
05:49
So I think I've given you
some of the possibilities
some of the possibilities
117
337287
2430
V-am arătat cîteva posibilități
05:51
of what we can do with these small robots.
118
339717
2437
din ce am putea face cu acești roboței.
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
Am făcut progrese,
dar încă rămîne cale lungă,
dar încă rămîne cale lungă,
și sper că unii veți contribui
în această direcție.
în această direcție.
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
Mulțumesc foarte mult.
06:03
(Applause)
122
351187
2204
(Aplauze)
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