TED2014
Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots
Robert Full: Tajomstvá najprotivnejších bytostí prírody prevedené do robotov
Filmed:
Readability: 4.7
1,286,255 views
Ako sa vedia roboty naučiť udržať rovnováhu na drsnom teréne, kráčať hore nohami, robiť gymnastické manévre vo vzduchu a nabehnúť do steny bez toho, aby si ublížili? Robert Full sa pozrie na neskutočné telo švába, aby predviedol, čo dokáže naučiť robotických inžinierov.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
Even nature's most disgusting creatures
0
930
2904
Dokonca aj najodpornejšie bytosti prírody
00:15
have important secrets,
1
3834
2567
majú dôležité tajomstvá.
00:18
but who would want a swarm of cockroaches
2
6401
1489
Ale kto by chcel,
aby sa k nemu priblížil roj švábov?
00:19
coming towards them?
3
7890
1594
00:21
Yet one of the greatest differences
between natural and human technologies
between natural and human technologies
4
9484
3012
Avšak, jeden z najväčších rozdielov
medzi prírodnými a ľudskými technológiami
sa týka robustnosti.
sa týka robustnosti.
00:24
relates to robustness.
5
12496
2215
00:26
Robust systems are stable in complex
6
14711
2573
Robustné systémy sú stabilné v komplexnom
00:29
and new environments.
7
17284
1721
a novom prostredí.
Pozoruhodné je, že šváby
si dokážu sami udržať rovnováhu
si dokážu sami udržať rovnováhu
00:31
Remarkably, cockroaches can self-stabilize
8
19005
1795
00:32
running over rough terrain.
9
20800
1679
bežiac cez drsný terén.
00:34
When we put a jet pack on them,
10
22479
1262
Keď na ne položíme raketový batoh
00:35
or give them a perturbation like an earthquake,
11
23741
2011
alebo ich vystavíme rušivým vplyvom,
napr. zemetraseniu,
napr. zemetraseniu,
00:37
we discovered that their wonderfully tuned legs
12
25752
2891
zistíme, že ich úžasne nastavené nohy
00:40
allow them to self-stabilize
13
28643
1625
im umožňujú udržať rovnováhu
00:42
without using any of their brainpower.
14
30268
3662
bez použitia akejkoľvek inteligencie.
00:45
They can go over complex terrain like grass,
15
33930
3130
Dokážu ísť cez komplikovaný terén,
ako je tráva,
ako je tráva,
00:49
no problem, and not get destabilized.
16
37060
1952
a bez problému si udržia rovnováhu.
00:51
We discovered a new behavior where,
17
39012
1514
Objavili sme nové správanie,
pri ktorom sa vďaka ich tvaru
00:52
because of their shape,
18
40526
1164
00:53
they actually roll automatically to their side
19
41690
2078
automaticky obrátia na stranu,
00:55
to go through this artificial test bit of grass.
20
43768
3952
aby prešli cez tento
umelý terén podobný tráve.
umelý terén podobný tráve.
00:59
Robust systems can perform multiple tasks
21
47720
2437
Mohutné systémy
môžu vykonávať viac úloh naraz
môžu vykonávať viac úloh naraz
01:02
with the same structure.
22
50157
2138
s rovnakou štruktúrou.
01:04
Here's a new behavior we've discovered.
23
52295
1867
Tu je nové správanie, ktoré sme objavili.
01:06
The animals rapidly invert and disappear
24
54162
1846
Zvieratá sa rýchlo obrátia a zmiznú
01:08
in less than 150 milliseconds — you never see them —
25
56008
2501
za menej ako 150 milisekúnd
– nikdy ich neuvidíte –
– nikdy ich neuvidíte –
s použitím rovnakej štruktúry,
ktorú použili na beh – nohy.
ktorú použili na beh – nohy.
01:10
using the same structures that
they use to run, their legs.
they use to run, their legs.
26
58509
2363
01:12
They can run upside down
27
60872
1604
Vedia veľmi rýchlo bežať hore nohami
01:14
very rapidly on rods, branches and wires,
28
62476
3132
na tyči, vetve a drôte,
ak zatrasiete jednou z tých vetiev,
01:17
and if you perturb one of those branches,
29
65608
1479
01:19
they can do this.
30
67087
1793
vedia urobiť toto.
Dokážu urobiť také gymnastické manévre,
01:20
They can perform gymnastic maneuvers
31
68880
1530
01:22
like no robot we have yet.
32
70410
2578
aké žiadny robot,
ktorého máme, doteraz nedokázal.
ktorého máme, doteraz nedokázal.
01:24
And they have nearly unlimited
33
72988
1731
A majú takmer neobmedzenú
01:26
maneuverability with that same structure
34
74719
2597
schopnosť manévrovať
pomocou rovnakej štruktúry
pomocou rovnakej štruktúry
01:29
and unprecedented access to a variety
35
77316
3820
a majú bezpríkladný prístup k množstvu
01:33
of different areas.
36
81136
4270
rôznych terénov.
01:37
They have wings for flying when they get warm,
37
85406
2623
Majú krídla, ktoré používajú,
keď im je teplo,
keď im je teplo,
01:40
but they use those same wings to flip over
38
88029
2614
ale tie isté krídla
im slúžia aj na prevrátenie sa,
im slúžia aj na prevrátenie sa,
01:42
if they get destabilized.
39
90643
3957
ak stratia rovnováhu.
01:46
Very effective.
40
94600
1297
Veľmi efektívne.
01:47
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe.
41
95897
3205
Robustné systémy sú tiež
odolné proti chybám a zlyhaniu.
odolné proti chybám a zlyhaniu.
01:51
This is the foot of a cockroach.
42
99102
1140
Toto je noha švába.
01:52
It has spines, gluey pads and claws,
43
100242
3289
Má ostne, lepkavé vankúšiky a pazúry.
01:55
but if you take off those feet,
44
103531
1591
Ale ak odstránite tieto nohy,
01:57
they can still go over rough terrain,
45
105122
1708
stále dokážu prejsť cez drsný terén,
01:58
like the bottom video that you see,
46
106830
1897
ako môžete vidieť na dolnom videu,
02:00
without hardly slowing down. Extraordinary.
47
108727
3371
takmer bez toho, aby spomalili.
Pozoruhodné.
Pozoruhodné.
02:04
They can run up mesh without their feet.
48
112098
3173
Vedia vybehnúť po sieti bez nôh.
Toto je zviera, ktoré používa
bežnú striedavú trojnožku:
bežnú striedavú trojnožku:
02:07
Here's an animal using a normal, alternating tripod:
49
115271
2283
02:09
three legs, three legs, three legs,
50
117554
1543
tri nohy, tri nohy, tri nohy,
02:11
but in nature, the insects often have lost their legs.
51
119097
3692
ale v prírode hmyz
často stratí svoje nohy.
často stratí svoje nohy.
02:14
Here's one moving with two middle legs gone.
52
122789
4010
Tu je jedno pohybujúce sa
bez dvoch stredných nôh.
bez dvoch stredných nôh.
02:18
It can even lose three legs, in a tripod,
53
126799
2916
Môže dokonca stratiť tri nohy
02:21
and adopt a new gait, a hopping gait.
54
129715
3927
a osvojí si skackavú chôdzu.
02:25
And I point out that all of these videos
55
133642
1958
A zdôrazňujem, že všetky tieto videá
02:27
are slowed down 20 times,
56
135600
1704
sú 20-násobne spomalené,
02:29
so they're actually really fast, when you see this.
57
137304
2015
takže keď ich vidíte,
sú vlastne veľmi rýchle.
sú vlastne veľmi rýchle.
02:31
Robust systems are also damage resistant.
58
139319
3511
Robustné systémy sú taktiež
odolné proti poškodeniu.
odolné proti poškodeniu.
02:34
Here's an animal climbing up a wall.
59
142830
1813
Tu je zviera šplhajúce sa po stene.
02:36
It looks like a rapid, smooth, vertical climb,
60
144643
2496
Vyzerá to ako rýchly,
hladký, vertikálny výstup,
hladký, vertikálny výstup,
02:39
but when you slow it down,
61
147139
1239
ale keď to spomalíte,
02:40
you see something very different.
62
148378
2494
uvidíte niečo veľmi odlišné.
02:42
Here's what they do.
63
150872
1648
Vyzerá to takto.
02:44
They intentionally have a
head-on collision with the wall
head-on collision with the wall
64
152520
3007
Úmyselne narazia hlavou do steny,
02:47
so they don't slow down and can transition up it
65
155527
2114
takže nespomalia a môžu prejsť hore
02:49
in 75 milliseconds.
66
157641
2398
za 75 milisekúnd.
A dokážu to urobiť sčasti preto, lebo majú
02:52
And they can do this in part because they have
67
160039
1861
02:53
extraordinary exoskeletons.
68
161900
2057
mimoriadne exoskeletony
(vonkajšie kostry).
(vonkajšie kostry).
02:55
And they're really just made up of compliant joints
69
163957
3809
Sú skutočne vytvorené
iba z poddajných spojení
iba z poddajných spojení
02:59
that are tubes and plates
70
167766
1733
rúrok a doštičiek,
03:01
connected to one another.
71
169499
1543
ktoré sú vzájomne poprepájané.
03:03
Here's a dissection of an abdomen of a cockroach.
72
171042
2947
Tu je pitva brucha švába.
03:05
You see these plates, and you
see the compliant membrane.
see the compliant membrane.
73
173989
3961
Vidíte tieto doštičky a poddajnú membránu.
03:09
My engineering colleague at Berkeley
74
177950
2816
Môj kolega inžinier v Berkeley
navrhol so svojimi študentmi
03:12
designed with his students
75
180766
1124
03:13
a novel manufacturing technique
76
181890
1481
novú výrobnú techniku,
03:15
where you essentially origami the exoskeleton,
77
183371
3611
pri ktorej v podstate poskladáte
exoskeleton ako origami.
exoskeleton ako origami.
03:18
you laser cut it, laminate it,
78
186982
1360
Narežete ho laserom, zlaminujete
03:20
and you fold it up into a robot.
79
188342
2395
a zložíte robota.
03:22
And you can do that now in less than 15 minutes.
80
190737
5817
Toto môžete teraz urobiť
za menej ako 15 minút.
za menej ako 15 minút.
03:28
These robots, called DASH,
81
196554
1939
Tieto roboty, nazývané DASH,
03:30
for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod,
82
198493
2610
teda dynamický samostatný
roztiahnutý hexapod,
roztiahnutý hexapod,
03:33
are highly compliant robots,
83
201103
3082
sú vysoko poddajné roboty
03:36
and they're remarkably robust as a result
84
204185
3702
a výsledkom týchto vlastností je,
03:39
of these features.
85
207887
1803
že sú pozoruhodne pevné.
03:41
They're certainly incredibly damage resistant.
86
209690
6058
Sú samozrejme neskutočne odolné
proti poškodeniu.
proti poškodeniu.
03:47
(Laughter)
87
215748
3353
(smiech)
03:51
They even have some of the
behaviors of the cockroaches.
behaviors of the cockroaches.
88
219101
2469
Dokonca majú niektoré spôsoby
správania ako šváby.
správania ako šváby.
03:53
So they can use their smart, compliant body
89
221570
2273
Takže môžu použiť
svoje šikovné, poddajné telo
svoje šikovné, poddajné telo
03:55
to transition up a wall
90
223843
2517
na výstup po stene
03:58
in a very simple way.
91
226360
2892
veľmi jednoduchým spôsobom.
04:01
They even have some of the beginnings
92
229252
1628
Vykazujú dokonca počiatky
04:02
of the rapid inversion behavior
93
230880
1319
správania rýchleho obratu,
04:04
where they disappear.
94
232199
2844
pri ktorom zmiznú.
04:07
Now we want to know why they can go anywhere.
95
235043
1477
Teraz chceme vedieť,
prečo dokážu ísť kdekoľvek.
prečo dokážu ísť kdekoľvek.
04:08
We discovered that they can go through
96
236520
1569
Zistili sme, že vedia prejsť cez
04:10
three-millimeter gaps,
97
238089
1788
trojmilimetrové štrbiny
04:11
the height of two pennies, two stacked pennies,
98
239877
2361
– výška dvoch mincí na sebe.
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
A keď to robia,
04:15
they can actually run through those confined spaces
100
243286
2575
vedia v podstate prebehnúť
cez tento stiesnený priestor
cez tento stiesnený priestor
04:17
at high speeds,
101
245861
1757
vysokou rýchlosťou,
04:19
although you never see it.
102
247618
3182
aj keď to nikdy neuvidíte.
04:22
To understand it better,
103
250800
1062
Pre lepšie pochopenie
04:23
we did a CT scan of the exoskeleton
104
251862
2078
sme urobili CT snímku exoskeletonu
04:25
and showed that they can compress their body
105
253940
1474
a ukázali sme,
že dokážu stlačiť svoje telo
že dokážu stlačiť svoje telo
04:27
by over 40 percent.
106
255414
2646
o viac ako 40 percent.
04:30
We put them in a materials testing machine
107
258060
1557
Položili sme ich
do prístroja na testovanie látok,
do prístroja na testovanie látok,
04:31
to look at the stress strain analysis
108
259617
2356
aby sme sa pozreli
na analýzu tlakového vypätia
na analýzu tlakového vypätia
04:33
and showed that they can withstand forces
109
261973
2118
a ukázali sme, že vedia vydržať sily
04:36
800 times their body weight,
110
264091
1904
800 násobku ich telesnej hmotnosti
04:37
and after this they can fly and run
111
265995
1890
a po tomto dokážu lietať a bežať
04:39
absolutely normally.
112
267885
1990
úplne normálne,
04:41
So you never know where
113
269875
1723
takže nikdy neviete,
04:43
curiosity-based research will lead,
114
271598
3074
kam výskum založený na zvedavosti povedie,
04:46
and someday you may want a swarm
115
274672
1539
a raz možno budete chcieť,
04:48
of cockroach-inspired robots
116
276211
2194
aby k vám prišiel roj
04:50
to come at you.
117
278405
2414
robotov inšpirovaných švábmi.
04:52
(Laughter)
118
280819
7121
(smiech)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
Ďakujem.
05:01
(Applause)
120
289497
1286
(potlesk)
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