ABOUT THE SPEAKER
Sarah Bergbreiter - Microroboticist
Sarah 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.

More profile about the speaker
Sarah Bergbreiter | Speaker | TED.com
TEDYouth 2014

Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice

Сара Берґбрейтер: Чому я створюю роботів завбільшки з рисове зернятко

Filmed:
1,663,866 views

Вивчаючи пересування та частини тіла комах, зокрема мурах, Сара Берґбрейтер та її команда створили неймовірно міцні, супермініатюрні, механічні версії моторошних повзучих комах... і додали ракети. Погляньте на їхню приголомшливу еволюцію в мікророботів та дізнайтесь про три шляхи можливого використання цих маленьких помічників в майбутньому.
- Microroboticist
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 studentsстуденти and I
work on very tinyкрихітна robotsроботів.
0
564
3645
Ми з моїми студентами
працюємо над дуже крихітними роботами.
00:16
Now, you can think of these
as roboticробот versionsверсії
1
4209
2217
Можете розглянути це
як роботичну версію
00:18
of something that you're all
very familiarзнайомий with: an antмурашки.
2
6426
3590
чогось вам дуже
знайомого: мурахи.
00:22
We all know that antsмурахи
and other insectsкомахи at this sizeрозмір scaleмасштаб
3
10016
2760
Всі знають, що навіть мурахи
та інші комахи таких розмірів
00:24
can do some prettyкрасиво incredibleнеймовірний things.
4
12776
2236
можуть робити неймовірні речі.
00:27
We'veМи ' VE all seenбачив a groupгрупа of antsмурахи,
or some versionверсія of that,
5
15012
3185
Ми всі бачили, як групка мурах
00:30
cartingкартинг off your potatoкартопля chipчіп
at a picnicпікнік, for exampleприклад.
6
18197
4270
несе вашу картопляну чіпсу
на пікніку, наприклад.
00:34
But what are the realреальний challengesвиклики
of engineeringінженерія these antsмурахи?
7
22467
3443
Що дійсно є проблемою
у проектуванні цих мурах?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilitiesможливостей of an antмурашки
8
25910
3951
Перш за все, як ми перенесемо
властивості мурахи
00:42
in a robotробот at the sameтой же sizeрозмір scaleмасштаб?
9
29861
2048
на робота тих же самих розмірів?
00:44
Well, first we need to figureфігура out
how to make them moveрухатися
10
31909
2604
По-перше, нам потрібно з'ясувати,
як змусити їх рухатися,
00:46
when they're so smallмаленький.
11
34513
1410
коли вони такі малі.
00:48
We need mechanismsмеханізми like legsноги
and efficientефективний motorsмотори
12
35923
2300
Нам потрібні механізми ніг
та ефективні мотори,
00:50
in orderзамовлення to supportпідтримка that locomotionпересування,
13
38223
1849
щоб забезпечити пересування,
00:52
and we need the sensorsдатчики,
powerвлада and controlКОНТРОЛЬ
14
40072
2491
і нам потрібні сенсори,
живлення та контроль,
00:54
in orderзамовлення to pullтягнути everything togetherразом
in a semi-intelligentнапів інтелектуальні antмурашки robotробот.
15
42563
3962
щоб поєднати все це
в автоматизованому роботі-мурасі.
00:58
And finallyнарешті, to make
these things really functionalфункціональний,
16
46525
2546
І, нарешті, щоб зробити
ці речі більш функціональними,
01:01
we want a lot of them workingпрацює togetherразом
in orderзамовлення to do biggerбільший things.
17
49071
3948
нам потрібно, щоб вони працювали разом
для виконання більших завдань.
01:05
So I'll startпочати with mobilityмобільність.
18
53019
2691
Тож я розпочну з мобільності.
01:07
InsectsКомахи moveрухатися around amazinglyдивовижно well.
19
55710
3161
Комахи пересуваються дивовижно швидко.
01:11
This videoвідео is from UCUC BerkeleyБерклі.
20
58871
1688
Це відео з університету в Берклі.
01:12
It showsшоу a cockroachтарган movingрухаючись
over incrediblyнеймовірно roughгрубий terrainмісцевості
21
60559
2783
Воно показує, як тарган рухається
по дуже нерівній поверхні,
01:15
withoutбез tippingперекидання over,
22
63342
1853
не перекидаючись,
01:17
and it's ableздатний to do this because its legsноги
are a combinationкомбінація of rigidжорсткі materialsматеріали,
23
65195
3997
він в змозі робите це, тому що його ноги -
це комбінація жорстких матеріалів,
01:21
whichкотрий is what we traditionallyтрадиційно
use to make robotsроботів,
24
69192
2353
які використовуються
для виготовлення роботів,
01:23
and softм'який materialsматеріали.
25
71545
1599
та легких матеріалів.
01:26
JumpingСтрибки is anotherінший really interestingцікаво way
to get around when you're very smallмаленький.
26
74374
3827
Стрибки - ще один цікавий спосіб
пізнавати все, коли ти дуже крихітний.
01:30
So these insectsкомахи storeмагазин energyенергія in a springвесна
and releaseвипуск that really quicklyшвидко
27
78201
4069
Ці комахи зберігають енергію, як в пружині,
та вивільняють її дуже швидко,
01:34
to get the highвисокий powerвлада they need
to jumpстрибати out of waterвода, for exampleприклад.
28
82270
4011
щоб отримати потужну силу, наприклад,
щоб вистрибнути з води.
01:38
So one of the bigвеликий
contributionsвнески from my labлабораторія
29
86281
3122
Великим внеском
моєї лабораторії
01:41
has been to combineкомбінувати
rigidжорсткі and softм'який materialsматеріали
30
89403
2750
було поєднання
жорстких та твердих матеріалів
01:44
in very, very smallмаленький mechanismsмеханізми.
31
92153
2214
в дуже, дуже малих механізмах.
01:46
So this jumpingстрибки mechanismмеханізм
is about fourчотири millimetersміліметри on a sideсторона,
32
94367
3165
Тож цей механізм стрибку
становить близько чотирьох міліметрів,
01:49
so really tinyкрихітна.
33
97532
1688
дійсно крихітний.
01:51
The hardважко materialматеріал here is siliconкремній,
and the softм'який materialматеріал is siliconeсиліконові rubberгума.
34
99220
3838
Жорсткий матеріал - це кремній,
а легкий матеріал - силіконова гума
01:55
And the basicосновний ideaідея is that
we're going to compressстиснути this,
35
103058
2895
Основна ідея в тому,
що ми збираємося стиснути його,
01:58
storeмагазин energyенергія in the springsПружини,
and then releaseвипуск it to jumpстрибати.
36
105953
2701
енергію в пружинах,
та потім вивільнити її для стрибка.
02:00
So there's no motorsмотори
on boardдошка this right now, no powerвлада.
37
108654
3383
Тут немає моторів,
ніякого живлення.
02:04
This is actuatedспрацьовування за with a methodметод
that we call in my labлабораторія
38
112037
2763
Воно приводиться в дію методом,
який ми звемо в лабораторії
02:07
"graduateвипускник studentстудент with tweezersЩипці."
(LaughterСміх)
39
114800
2672
"аспірант з пінцетом".
(Сміх)
02:09
So what you'llти будеш see in the nextдалі videoвідео
40
117472
1834
В наступному відео ви побачите
02:11
is this guy doing
amazinglyдивовижно well for its jumpsстрибки.
41
119306
3027
цього приятеля,
який напрочуд добре стрибає.
02:14
So this is AaronАарон, the graduateвипускник studentстудент
in questionпитання, with the tweezersЩипці,
42
122333
3614
Тож це Аарон, аспірант,
про якого йшла мова, з пінцетом,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sizedчотири міліметр розміром mechanismмеханізм
43
125947
2683
і те, що ви бачите,
це чотирьох-міліметровий механізм,
02:20
jumpingстрибки almostмайже 40 centimetersсантиметрів highвисокий.
44
128630
2211
який стрибає 40 міліметрів у висоту.
02:23
That's almostмайже 100 timesразів its ownвласний lengthдовжина.
45
130841
2424
Майже в 100 разів більше власної довжини.
02:25
And it survivesвиживає, bouncesвідскакує on the tableстіл,
46
133265
1956
І він працює, стрибає на столі,
02:27
it's incrediblyнеймовірно robustнадійний, and of courseзвичайно
survivesвиживає quiteцілком well untilдо we loseвтрачати it
47
135221
3514
він неймовірно міцний
і добре працював, доки ми не втратили його,
02:30
because it's very tinyкрихітна.
48
138735
2626
тому що він дуже крихітний.
02:33
UltimatelyВ кінцевому рахунку, thoughхоча, we want
to addдодати motorsмотори to this too,
49
141361
2609
Зрештою, ми маємо намір
також додати мотори,
02:36
and we have studentsстуденти in the labлабораторія
workingпрацює on millimeter-sizedміліметр за розміром motorsмотори
50
143970
3116
і в нас є студенти, які працюють
над моторами завбільшки з міліметр,
02:39
to eventuallyврешті-решт integrateінтегрувати ontoна
smallмаленький, autonomousавтономний robotsроботів.
51
147086
3600
щоб в перспективі інтегрувати їх
в маленьких автономних роботів.
02:42
But in orderзамовлення to look at mobilityмобільність and
locomotionпересування at this sizeрозмір scaleмасштаб to startпочати,
52
150686
3581
Але щоб поглянути на рухливість
та пересування при таких масштабах,
02:46
we're cheatingобман and usingвикористовуючи magnetsмагніти.
53
154267
1974
ми шахраюємо, використовуючи магніти.
02:48
So this showsшоу what would eventuallyврешті-решт
be partчастина of a micro-robotмікро робот legноги,
54
156241
3076
Тут показано те, що зрештою
буде частиною ноги мікроробота,
02:51
and you can see the siliconeсиліконові rubberгума jointsсуглобів
55
159317
2017
навіть видно з'єднання
із силіконової гуми
02:53
and there's an embeddedвбудований magnetмагніт
that's beingбуття movedпереїхав around
56
161334
2629
і вбудований магніт там,
який крутиться під впливом
02:56
by an externalзовнішній magneticмагнітний fieldполе.
57
163963
2303
зовнішнього магнітного поля.
02:58
So this leadsведе to the robotробот
that I showedпоказав you earlierраніше.
58
166266
2683
Таким чином, результатом є робот,
показаний раніше.
03:02
The really interestingцікаво thing
that this robotробот can help us figureфігура out
59
169959
3151
Дійсно цікаво, що цей робот
допоможе нам з'ясувати,
03:05
is how insectsкомахи moveрухатися at this scaleмасштаб.
60
173110
2007
як комахи рухаються при такій величині.
03:07
We have a really good modelмодель
for how everything
61
175117
2225
У нас є чудові моделі
03:09
from a cockroachтарган up to an elephantслон movesрухається.
62
177342
1962
руху кожного - від таргана до слона.
03:11
We all moveрухатися in this
kindдоброзичливий of bouncyнадувні way when we runбіжи.
63
179304
2924
Ми всі рухаємось
подібно пружині, коли біжимо.
03:14
But when I'm really smallмаленький,
the forcesсили betweenміж my feetноги and the groundземля
64
182228
4285
Але коли я дійсно малий,
сила між землею та ногами
03:18
are going to affectвпливати my locomotionпересування
a lot more than my massмаса,
65
186513
2775
впливатиме на пересування
набагато більше ніж маса,
03:21
whichкотрий is what causesпричини that bouncyнадувні motionрух.
66
189288
2354
що є причиною пружинного руху.
03:23
So this guy doesn't work quiteцілком yetвсе-таки,
67
191642
1675
Тож цей приятель ще не працює,
03:25
but we do have slightlyтрохи largerбільший versionsверсії
that do runбіжи around.
68
193317
3075
та у нас є трохи більші моделі,
які бігають.
03:28
So this is about a centimeterсантиметр cubedкубик,
a centimeterсантиметр on a sideсторона, so very tinyкрихітна,
69
196392
3885
Цей близько одного кубічного сантиметра,
сторони по сантиметру, дуже крихітний,
03:32
and we'veми маємо gottenотримав this to runбіжи
about 10 bodyтіло lengthsдовжини perза secondдругий,
70
200277
2902
і він пробігає в 10 разів більше
довжини свого тіла за секунду,
03:35
so 10 centimetersсантиметрів perза secondдругий.
71
203179
1386
10 сантиметрів за секунду.
03:36
It's prettyкрасиво quickшвидко for a little, smallмаленький guy,
72
204565
2033
Досить спритно, друже,
03:38
and that's really only limitedобмежений
by our testтест setupналаштування.
73
206598
2362
але це тільки обмежено
нашою тестовою групою.
03:41
But this givesдає you some ideaідея
of how it worksпрацює right now.
74
208960
2647
Однак це дає уявлення
про те, як це працює.
03:44
We can alsoтакож make 3D-printedD-друковані versionsверсії
of this that can climbпідйом over obstaclesперешкоди,
75
212027
3754
Ми також роздрукували 3D моделі,
які навіть можуть долати перешкоди,
03:47
a lot like the cockroachтарган
that you saw earlierраніше.
76
215781
3499
дуже схоже на таргана,
якого ви бачили раніше.
03:51
But ultimatelyв кінцевому підсумку we want to addдодати
everything onboardбортовий the robotробот.
77
219280
2886
Зрештою, ми хочемо
укомплектувати робота всім.
03:54
We want sensingвідчуття, powerвлада, controlКОНТРОЛЬ,
actuationспрацьовування all togetherразом,
78
222166
3693
Потрібні сенсори, живлення, контроль,
синхронізація всіх разом,
03:58
and not everything
needsпотреби to be bio-inspiredбіо надихнув.
79
225859
2906
все повинно бути
біотехнологічним.
04:00
So this robot'sробота about
the sizeрозмір of a TicТІЦ TacTac.
80
228765
3135
Тож, це робот
завбільшки з "Тік Так".
04:04
And in this caseсправа, insteadзамість цього of magnetsмагніти
or musclesм'язи to moveрухатися this around,
81
231900
3949
І в цьому випадку замість магнітів
чи м'язів, щоб зрушити з місця,
04:08
we use rocketsракети.
82
235849
2425
ми використовуємо ракети.
04:10
So this is a micro-fabricatedмікро сфабриковані
energeticенергійний materialматеріал,
83
238274
2666
Це мікроскопічний
енергетичний матеріал,
04:13
and we can createстворити tinyкрихітна pixelsпікселів of this,
84
240940
2599
ми можемо створити його крихітні пікселі
04:15
and we can put one of these pixelsпікселів
on the bellyживіт of this robotробот,
85
243539
3787
і покласти один із цих пікселів
на живіт цього робота,
04:19
and this robotробот, then, is going to jumpстрибати
when it sensesпочуття an increaseзбільшити in lightсвітло.
86
247326
4396
і вловлюючи посилення світла,
робот буде стрибати.
04:24
So the nextдалі videoвідео is one of my favoritesУподобання.
87
252645
1973
Наступне відео - одне з моїх улюблених.
04:26
So you have this 300-milligram-міліграм robotробот
88
254618
3040
У вас є робот вагою 300 міліграм,
04:29
jumpingстрибки about eightвісім
centimetersсантиметрів in the airповітря.
89
257658
2406
який стрибає 8 сантиметрів
у повітрі.
04:32
It's only fourчотири by fourчотири
by sevenсеми millimetersміліметри in sizeрозмір.
90
260064
2910
І він розміром лише
4х4х7 міліметрів.
04:35
And you'llти будеш see a bigвеликий flashспалах
at the beginningпочаток
91
262974
2156
Ви побачите великий спалах
спочатку,
04:37
when the energeticенергійний is setвстановити off,
92
265130
1492
коли заряд вибухає,
04:38
and the robotробот tumblingакробатика throughчерез the airповітря.
93
266622
1908
і робот перевертається в повітрі.
04:40
So there was that bigвеликий flashспалах,
94
268530
1609
Ось великий спалах,
04:42
and you can see the robotробот
jumpingстрибки up throughчерез the airповітря.
95
270139
3197
і ви бачите,
як робот підстрибує в повітря.
04:45
So there's no tetherstethers on this,
no wiresдроти connectingпідключення to this.
96
273336
3032
Нічого не прив'язано,
до нього не під'єднано дроту.
04:48
Everything is onboardбортовий,
and it jumpedстрибнув in responseвідповідь
97
276368
2494
З вмонтованим приладдям,
він стрибає, зреагувавши
04:51
to the studentстудент just flickingструшуючи on
a deskстіл lampлампа nextдалі to it.
98
278862
4381
просто на увімкнену студентом
поруч лампу.
04:55
So I think you can imagineуявіть собі
all the coolкруто things that we could do
99
283243
3654
Можете собі уявити
всі круті речі, що ми зможемо зробити
04:59
with robotsроботів that can runбіжи and crawlповзати
and jumpстрибати and rollрулон at this sizeрозмір scaleмасштаб.
100
286897
4707
з роботами, які можуть бігати, повзати,
стрибати та крутитись з такими розмірами.
05:03
ImagineУявіть собі the rubbleщебінь that you get after
a naturalприродний disasterкатастрофа like an earthquakeземлетрус.
101
291604
3790
Уявіть руїни після стихійного лиха,
такого як землетрус.
05:07
ImagineУявіть собі these smallмаленький robotsроботів
runningбіг throughчерез that rubbleщебінь
102
295394
2559
Уявіть маленьких роботів,
які бігають по уламках,
05:10
to look for survivorsвижили.
103
297953
2218
шукаючи вцілілих.
05:12
Or imagineуявіть собі a lot of smallмаленький robotsроботів
runningбіг around a bridgeміст
104
300171
2956
Або уявіть чимало крихітних роботів,
що бігають по мосту,
05:15
in orderзамовлення to inspectперевірити it
and make sure it's safeбезпечний
105
303127
2159
щоб перевірити
та впевнитись в його безпеці,
05:17
so you don't get collapsesзгортання like this,
106
305286
2040
щоб не було обвалів, як той,
05:19
whichкотрий happenedсталося outsideназовні of
MinneapolisМіннеаполіс in 2007.
107
307326
3907
що трапився за межами
Міннеаполіса в 2007.
05:23
Or just imagineуявіть собі what you could do
108
311233
1762
Чи просто уявіть, що б ви могли зробити,
05:25
if you had robotsроботів that could
swimплавати throughчерез your bloodкров.
109
312995
2523
якби мали роботів, які
могли б плавати у судинах.
05:27
Right? "FantasticФантастичний VoyageVoyage," IsaacІсаак AsimovАзімов.
110
315518
2333
То як? "Фантастична подорож"
Айзека Азімова.
05:30
Or they could operateпрацювати withoutбез havingмаючи
to cutвирізати you openВІДЧИНЕНО in the first placeмісце.
111
317851
4355
Чи якби вони могли оперувати
без необхідності розрізати.
05:34
Or we could radicallyрадикально changeзмінити
the way we buildбудувати things
112
322206
2730
Ми б могли кардинально
змінити спосіб будівництва,
05:37
if we have our tinyкрихітна robotsроботів
work the sameтой же way that termitesтерміти do,
113
324936
3407
якби у нас були крихітні роботи,
які працювали б так само як терміти
05:40
and they buildбудувати these incredibleнеймовірний
eight-meter-highвісім метрова moundsкургани,
114
328343
2765
і будували б неймовірні
восьмиметрові насипи,
05:43
effectivelyефективно well ventilatedвентильовані
apartmentквартира buildingsбудівлі for other termitesтерміти
115
331108
4088
добре провітрювані
багатоквартирні будинки для інших термітів
05:47
in AfricaАфрика and AustraliaАвстралія.
116
335196
2091
в Африці та в Австралії.
05:49
So I think I've givenдано you
some of the possibilitiesможливості
117
337287
2430
Тож я показала вам
деякі варіанти,
05:51
of what we can do with these smallмаленький robotsроботів.
118
339717
2437
як можна використовувати цих роботів.
05:54
And we'veми маємо madeзроблений some advancesаванси so farдалеко,
but there's still a long way to go,
119
342154
4407
У нас вже є певний прогрес,
але попереду ще довга дорога,
05:58
and hopefullyсподіваюся, що some of you
can contributeвнесок to that destinationпризначення.
120
346561
2858
і, сподіваюсь, що дехто
зможе сприяти кінцевій меті.
06:01
ThanksДякую very much.
121
349419
1768
Дякую за увагу.
06:03
(ApplauseОплески)
122
351187
2204
(Оплески)
Translated by Inna Fedorenko
Reviewed by Hanna Leliv

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Sarah Bergbreiter - Microroboticist
Sarah 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.

More profile about the speaker
Sarah Bergbreiter | Speaker | TED.com