0:00:01.125,0:00:05.621
In 2015 streden 25 teams[br]van over de hele wereld tegen elkaar

0:00:05.621,0:00:07.768
om een robot te bouwen voor noodhulp

0:00:07.792,0:00:09.643
die een aantal taken kon uitvoeren,

0:00:09.667,0:00:11.309
zoals gebruiken van gereedschap,

0:00:11.333,0:00:13.018
werken op ongelijk terrein

0:00:13.042,0:00:14.292
en autorijden.

0:00:15.292,0:00:17.373
Dat klinkt indrukwekkend[br]en dat is het ook.

0:00:18.378,0:00:21.170
Kijk eens naar het lichaam[br]van de winnende robot, HUBO.

0:00:22.208,0:00:24.518
Hier probeert HUBO[br]uit een auto te stappen.

0:00:24.542,0:00:26.268
Hou wel in gedachten

0:00:26.292,0:00:28.059
dat de video drie keer versneld is.

0:00:28.083,0:00:31.708
(Gelach)

0:00:32.750,0:00:35.686
HUBO, van team KAIST uit Korea, [br]is een geavanceerde robot

0:00:35.686,0:00:37.494
met indrukwekkende vaardigheden,

0:00:37.542,0:00:39.615
maar het lijf ziet er niet heel anders uit

0:00:39.615,0:00:41.961
dan dat van robots[br]van tientallen jaren geleden.

0:00:42.625,0:00:45.042
Als je de andere robots[br]in de wedstrijd bekijkt,

0:00:45.920,0:00:49.101
zie je dat hun bewegingen[br]nog steeds robotachtig zijn.

0:00:49.125,0:00:51.351
Het zijn complexe mechanische constructies

0:00:51.375,0:00:52.896
van stugge materialen

0:00:52.896,0:00:56.601
zoals metaal en traditionele[br]stugge elektrische motoren.

0:00:56.625,0:00:58.126
Ze zijn zeker niet ontworpen

0:00:58.126,0:01:01.219
om goedkoop te zijn, [br]veilig in de buurt van mensen

0:01:01.219,0:01:04.084
en zich aan te passen[br]aan onvoorspelbare uitdagingen.

0:01:04.084,0:01:06.976
We hebben vooruitgang geboekt[br]met de hersenen van robots,

0:01:07.000,0:01:08.792
maar hun lichamen zijn nog primitief.

0:01:10.625,0:01:12.643
Dit is mijn dochter Nadia.

0:01:12.667,0:01:14.393
Ze is nog maar vijf jaar oud

0:01:14.417,0:01:16.893
en ze kan veel sneller[br]uit de auto stappen dan HUBO.

0:01:16.917,0:01:18.614
(Gelach)

0:01:18.614,0:01:20.921
Ze kan ook gemakkelijk[br]op het klimrek spelen,

0:01:20.921,0:01:24.268
veel beter dan elke moderne[br]mensachtige robot.

0:01:24.292,0:01:25.643
In tegenstelling tot HUBO

0:01:25.643,0:01:29.323
maakt het menselijk lichaam veel gebruik[br]van zachte en vervormbare materialen,

0:01:29.323,0:01:31.345
zoals spieren en huid.

0:01:31.345,0:01:33.726
We hebben een nieuwe generatie[br]robotlichamen nodig,

0:01:33.750,0:01:37.851
geïnspireerd door de elegantie, [br]efficiëntie en zachte materialen

0:01:37.875,0:01:39.417
van de ontwerpen van de natuur.

0:01:40.292,0:01:44.518
Dit is het basisconcept[br]van een nieuw onderzoeksgebied

0:01:44.542,0:01:46.476
genaamd zachte robotica.

0:01:46.500,0:01:49.393
Mijn onderzoeksgroep en medewerkers[br]van over de hele wereld

0:01:49.417,0:01:52.929
gebruiken zachte componenten[br]geïnspireerd door spieren en huid

0:01:52.929,0:01:55.893
om robots te bouwen[br]die lenig en behendig zijn,

0:01:55.917,0:01:57.429
die steeds dichter komen

0:01:57.429,0:02:00.875
bij de verbazingwekkende vaardigheden[br]van de organismen in de natuur.

0:02:02.308,0:02:06.143
Ik heb me altijd bijzonder[br]laten inspireren door biologische spieren.

0:02:06.143,0:02:08.309
Dat is niet verrassend.

0:02:08.333,0:02:11.934
Ik kom uit Oostenrijk en ik weet [br]dat ik klink als Arnie, de Terminator.

0:02:11.958,0:02:14.976
(Gelach)

0:02:15.000,0:02:17.976
Biologische spieren zijn[br]een waar meesterwerk van de evolutie.

0:02:18.000,0:02:19.543
Ze kunnen genezen van schade

0:02:19.543,0:02:22.018
en zijn nauw geïntegreerd[br]met zintuiglijke neuronen

0:02:22.042,0:02:24.257
voor terugkoppeling[br]op beweging en de omgeving.

0:02:24.963,0:02:26.650
Ze kunnen snel genoeg samentrekken

0:02:26.650,0:02:29.258
om de snelle vleugels[br]van een kolibrie aan te drijven;

0:02:29.258,0:02:31.976
ze kunnen sterk genoeg worden[br]om een olifant te bewegen;

0:02:32.000,0:02:35.479
en ze zijn aanpasbaar genoeg[br]voor de extreem veelzijdige armen

0:02:35.479,0:02:36.783
van een octopus,

0:02:36.783,0:02:40.250
een dier dat zijn gehele lichaam[br]door kleine gaatjes kan persen.

0:02:41.250,0:02:45.143
Aandrijvers zijn voor robots[br]wat spieren zijn voor dieren:

0:02:45.167,0:02:47.018
essentiële onderdelen van het lichaam

0:02:47.042,0:02:49.683
die beweging en interactie[br]met de wereld mogelijk maken.

0:02:50.667,0:02:53.143
Als we zachte aandrijvers konden maken

0:02:53.167,0:02:54.571
van kunstmatige spieren,

0:02:54.571,0:02:56.116
net zo veelzijdig en aanpasbaar,

0:02:56.116,0:02:58.763
en die dezelfde prestaties leveren[br]als het echte werk,

0:02:58.763,0:03:00.768
dan konden we bijna[br]elke soort robot bouwen

0:03:00.792,0:03:02.167
voor bijna elk gebruiksdoel.

0:03:03.167,0:03:06.271
Het is geen verrassing dat mensen[br]al tientallen jaren proberen

0:03:06.271,0:03:09.268
om de fantastische vaardigheden[br]van spieren na te maken,

0:03:09.292,0:03:10.625
maar dat is erg moeilijk.

0:03:12.583,0:03:14.059
Zo'n 10 jaar geleden,

0:03:14.083,0:03:16.809
toen ik in Oostenrijk[br]aan mijn proefschrift werkte,

0:03:16.833,0:03:18.934
ontdekten mijn collega's en ik opnieuw

0:03:18.958,0:03:22.961
waarschijnlijk een van de eerste[br]publicaties over kunstmatige spieren,

0:03:22.961,0:03:24.976
gepubliceerd in 1880.

0:03:25.000,0:03:28.143
'Over de veranderingen in vorm[br]en volume van diëlektrische lichamen

0:03:28.143,0:03:29.684
veroorzaakt door elektriciteit',

0:03:29.708,0:03:32.809
gepubliceerd door de Duitse[br]natuurkundige Wilhelm Röntgen.

0:03:32.833,0:03:35.875
De meesten kennen hem[br]als de ontdekker van de röntgenstraal.

0:03:36.982,0:03:39.655
Zijn instructies volgend,[br]gebruikten we een paar naalden,

0:03:39.655,0:03:41.594
verbonden deze met een hoogspanningsbron

0:03:41.594,0:03:44.309
en plaatsten het dichtbij[br]een doorzichtig stuk rubber,

0:03:44.313,0:03:46.397
dat uitgerekt was over een plastic frame.

0:03:47.333,0:03:49.018
Toen we de stroom aanzetten,

0:03:49.042,0:03:50.351
vervormde het rubber.

0:03:50.375,0:03:53.559
Net zoals onze biceps onze arm buigt,

0:03:53.583,0:03:56.086
boog het rubber het plastic frame.

0:03:56.086,0:03:57.059
Het lijkt wel magie.

0:03:57.059,0:03:59.934
De naalden raken het rubber niet eens aan.

0:03:59.958,0:04:02.476
Twee van die naalden[br]zijn geen handige manier

0:04:02.500,0:04:04.643
om kunstmatige spieren aan te drijven,

0:04:04.667,0:04:07.793
maar dit experiment zorgde[br]voor mijn interesse in het onderwerp.

0:04:07.793,0:04:10.851
Ik wilde nieuwe manieren creëren[br]om kunstmatige spieren te maken

0:04:10.875,0:04:13.684
die toegepast konden worden[br]in de echte wereld.

0:04:13.708,0:04:17.434
De jaren daarna werkte ik[br]aan verschillende technologieën

0:04:17.434,0:04:18.537
die veelbelovend leken

0:04:18.537,0:04:21.893
maar allemaal problemen hadden[br]die moeilijk te overwinnen waren.

0:04:22.833,0:04:24.354
In 2015,

0:04:24.354,0:04:26.851
toen ik begon met[br]mijn eigen lab in CU Boulder,

0:04:26.875,0:04:29.101
wilde ik een totaal nieuw idee proberen.

0:04:29.125,0:04:32.018
Ik wilde de hoge snelheid[br]en efficiëntie combineren

0:04:32.042,0:04:34.018
van elektronisch aangedreven aandrijvers

0:04:34.042,0:04:36.792
met de veelzijdigheid[br]van zachte, vloeibare aandrijvers.

0:04:37.458,0:04:38.768
Daarom, dacht ik,

0:04:38.792,0:04:42.143
kan ik misschien hele oude wetenschap[br]op een nieuwe manier gebruiken.

0:04:42.167,0:04:43.934
Het diagram dat je hier ziet,

0:04:43.958,0:04:46.482
laat een effect zien[br]genaamd Maxwellstress.

0:04:46.482,0:04:48.018
Als je twee metalen platen neemt

0:04:48.042,0:04:50.226
en die in een bak gevuld met olie zet

0:04:50.250,0:04:51.893
en daar dan stroom op zet,

0:04:51.917,0:04:55.851
forceert de Maxwellstress [br]de olie tussen de platen

0:04:55.875,0:04:57.351
zoals je hier kan zien.

0:04:57.351,0:04:58.366
Het basisconcept was:

0:04:58.366,0:05:01.684
kunnen we dit effect gebruiken[br]om olie te verplaatsen

0:05:01.708,0:05:04.518
die in zachte, rekbare constructies zit?

0:05:04.542,0:05:06.893
Dit werkte inderdaad verrassend goed,

0:05:06.893,0:05:09.601
eerlijk gezegd veel beter[br]dan ik had verwacht.

0:05:09.625,0:05:11.809
Samen met mijn uitmuntende[br]team van studenten

0:05:11.833,0:05:13.726
gebruikten we dit idee als uitgangspunt

0:05:13.750,0:05:17.893
om een nieuwe technologie te ontwikkelen[br]genaamd HASEL-kunstmatigespieren.

0:05:17.917,0:05:21.018
HASELs zijn voorzichtig genoeg[br]om een framboos op te pakken

0:05:21.042,0:05:22.333
zonder het te beschadigen.

0:05:24.542,0:05:27.750
Ze kunnen zich uitzetten[br]en samentrekken als een echte spier.

0:05:29.625,0:05:32.143
Ze kunnen sneller bestuurd [br]worden dan het echte werk.

0:05:32.888,0:05:35.601
Ze kunnen opgeschaald worden[br]om grotere kracht te leveren.

0:05:35.625,0:05:38.946
Hier zie je hoe ze[br]een met water gevulde fles optillen.

0:05:38.946,0:05:40.624
Ze kunnen een robotarm besturen.

0:05:40.624,0:05:43.042
Ze kunnen zelfs[br]hun eigen positie aanvoelen.

0:05:45.292,0:05:48.000
HASELs kunnen worden gebruikt[br]voor nauwkeurige bewegingen,

0:05:49.292,0:05:52.143
maar ze kunnen ook vloeiende,[br]spierachtige bewegingen maken

0:05:52.167,0:05:55.142
en uitbarstingen van kracht[br]om een bal de lucht in te schieten.

0:05:57.375,0:05:59.278
Als ze in olie ondergedompeld worden,

0:06:00.667,0:06:04.208
kunnen HASEL-kunstmatigespieren[br]onzichtbaar gemaakt worden.

0:06:07.875,0:06:09.792
Hoe werken HASEL-kunstmatigespieren?

0:06:10.542,0:06:12.226
Het zal je verbazen.

0:06:12.250,0:06:15.434
Ze zijn gebaseerd op goedkope,[br]makkelijk verkrijgbare materialen.

0:06:15.458,0:06:17.726
Je kan thuis zelf proberen,[br]en dat raad ik aan,

0:06:17.750,0:06:19.083
hoe het basisprincipe werkt.

0:06:19.875,0:06:22.643
Neem een paar plastic zakjes[br]en vul die met olijfolie.

0:06:22.667,0:06:25.185
Probeer zoveel mogelijk[br]de luchtbellen eruit te duwen.

0:06:25.583,0:06:28.684
Plaats dan een glazen plaat[br]op een kant van het zakje.

0:06:28.708,0:06:30.957
Als je erop drukt[br]zie je het zakje samentrekken.

0:06:31.792,0:06:34.458
De hoeveelheid samentrekking[br]is makkelijk te beheersen.

0:06:35.167,0:06:37.976
Met een klein gewicht [br]krijg je een kleine samentrekking.

0:06:38.000,0:06:41.255
Met een middelmatig gewicht [br]krijg je een middelmatige samentrekking.

0:06:42.125,0:06:45.018
Met een groot gewicht[br]krijg je een grote samentrekking.

0:06:45.042,0:06:48.476
Het enige verschil bij HASELs[br]is dat je de kracht van je hand

0:06:48.500,0:06:51.518
of van het gewicht[br]vervangt door elektrische stroom.

0:06:51.542,0:06:56.893
HASEL staat voor 'hydraulisch versterkte[br]zelfhelende elektrostatische aandrijvers'.

0:06:56.917,0:07:00.101
Hier zie je een configuratie[br]genaamd Peano-HASEL-aandrijvers,

0:07:00.125,0:07:02.417
een van de vele mogelijke ontwerpen.

0:07:03.083,0:07:06.684
Wederom neem je een flexibele polymeer[br]zoals ons plastic zakje,

0:07:06.708,0:07:09.643
je vult het met een isolerende[br]vloeistof zoals olijfolie

0:07:09.667,0:07:11.434
en nu, in plaats van de glazen plaat,

0:07:11.458,0:07:14.310
plaats je een elektrische geleider[br]op een kant van het zakje.

0:07:14.958,0:07:17.361
Om iets te maken [br]dat meer op spierweefsel lijkt,

0:07:17.361,0:07:19.601
kan je een paar zakjes[br]aan elkaar verbinden

0:07:19.625,0:07:21.768
en een gewicht aan een kant vastmaken.

0:07:21.792,0:07:23.337
Vervolgens voegen we stroom toe.

0:07:24.083,0:07:27.393
Het elektrische veld begint[br]de vloeistof te beïnvloeden,

0:07:27.417,0:07:29.101
het verplaatst de vloeistof

0:07:29.125,0:07:31.125
en het dwingt de spier samen te trekken.

0:07:32.708,0:07:35.184
Hier zie je een voltooide[br]Peano-HASEL-aandrijver

0:07:35.208,0:07:39.101
en hoe het uitzet en samentrekt[br]als er stroom op gezet wordt.

0:07:39.125,0:07:40.434
Vanaf de zijkant bezien

0:07:40.458,0:07:43.684
zie je goed hoe de zakjes[br]een meer cilindrische vorm krijgen,

0:07:43.708,0:07:45.500
net zoals bij de plastic zakjes.

0:07:46.390,0:07:49.606
We kunnen ook wat van dit spierweefsel[br]naast elkaar plaatsen

0:07:49.606,0:07:51.889
om iets te maken[br]dat nog meer op een spier lijkt,

0:07:51.889,0:07:54.768
dat ook samentrekt en uitzet[br]in een dwarsdoorsnede.

0:07:54.792,0:07:58.143
Deze HASELs tillen een gewicht op[br]dat zo'n 200 keer zwaarder is

0:07:58.167,0:07:59.458
dan hun eigen gewicht.

0:08:00.617,0:08:03.897
Je ziet een van onze nieuwste ontwerpen[br]genaamd kwadrant-donut-HASELs;

0:08:03.897,0:08:05.488
hoe ze uitzetten en samentrekken.

0:08:05.488,0:08:09.275
Ze kunnen zeer snel bestuurd worden[br]en bovenmenselijke snelheden bereiken.

0:08:11.333,0:08:14.309
Ze zijn zelfs sterk genoeg[br]om omhoog te springen.

0:08:14.333,0:08:15.667
(Gelach)

0:08:16.917,0:08:20.434
HASELs zouden wel eens[br]de eerste technologie kunnen worden

0:08:20.458,0:08:23.976
die de prestaties van biologische spieren[br]kunnen evenaren of overtreffen,

0:08:24.000,0:08:27.007
terwijl ze geschikt zijn[br]voor productie op grote schaal.

0:08:27.007,0:08:29.823
Het is een jonge technologie.[br]We zijn nog maar net begonnen.

0:08:29.823,0:08:33.101
We hebben veel ideeën[br]over het verbeteren van de prestaties

0:08:33.125,0:08:36.976
met nieuwe materialen en ontwerpen,[br]om een niveau van presteren te bereiken

0:08:37.000,0:08:41.332
dat beter is dan biologische spieren en[br]traditionele stugge elektrische motoren.

0:08:42.210,0:08:45.607
Complexere ontwerpen van HASEL-robotica[br]zijn geïnspireerd op de natuur.

0:08:45.607,0:08:47.464
Hier zie je een kunstmatige schorpioen,

0:08:47.464,0:08:49.244
die zijn staart gebruikt om te jagen,

0:08:49.244,0:08:50.726
hier op een rubberen ballon.

0:08:50.750,0:08:52.267
(Gelach)

0:08:52.267,0:08:54.518
Terugkijkend op onze[br]oorspronkelijke inspiratie,

0:08:54.542,0:08:57.315
de veelzijdigheid van octopusarmen[br]en de olifantenslurf,

0:08:57.315,0:09:00.143
zien we dat we nu zachte[br]continuümaandrijvers kunnen bouwen

0:09:00.167,0:09:03.292
die steeds dichterbij de vaardigheden[br]van het echte werk komen.

0:09:05.833,0:09:08.636
Ik ben zeer enthousiast[br]over de praktische toepassingen

0:09:08.636,0:09:10.543
van HASEL-kunstmatigespieren.

0:09:10.543,0:09:12.976
Ze zullen zachte robotische[br]apparaten mogelijk maken

0:09:13.000,0:09:15.351
die de kwaliteit van leven[br]kunnen verbeteren.

0:09:15.375,0:09:19.184
Zachte robotica zullen een nieuwe lijn[br]natuurgetrouwe protheses mogelijk maken

0:09:19.208,0:09:21.434
voor mensen die[br]lichaamsdelen zijn verloren.

0:09:21.458,0:09:23.268
Hier zie je wat HASELs in mijn lab,

0:09:23.292,0:09:25.965
in een vroeg stadium, [br]die een vingerprothese aandrijven.

0:09:27.542,0:09:31.417
Op een dag zullen we misschien onze [br]lichamen samenvoegen met robotonderdelen.

0:09:33.125,0:09:35.250
Ik weet dat dit eng klinkt.

0:09:36.847,0:09:38.648
Maar als ik aan mijn grootouders denk

0:09:38.648,0:09:41.726
en aan hoe ze steeds afhankelijker[br]van anderen worden

0:09:41.750,0:09:45.851
in het uitvoeren van dagelijkse taken[br]zoals zelfstandig naar het toilet gaan;

0:09:45.875,0:09:48.083
ze voelen zich vaak[br]als een last voor anderen.

0:09:48.958,0:09:53.875
Zachte robotica kunnen flexibiliteit [br]en handigheid verbeteren en herstellen

0:09:53.875,0:09:56.768
en zo oudere mensen helpen[br]hun zelfstandigheid te behouden

0:09:56.792,0:09:59.059
gedurende een groter deel van hun leven.

0:09:59.083,0:10:01.853
Misschien kunnen we dat[br]'antiverouderingsrobotica' noemen,

0:10:03.000,0:10:05.588
of zelfs een nieuwe stadium[br]in de evolutie van de mens.

0:10:07.083,0:10:09.934
In tegenstelling tot [br]hun traditionele stugge tegenhangers

0:10:09.958,0:10:14.833
zullen zachte levensechte robots veilig [br]nabij mensen werken en ons in huis helpen.

0:10:15.557,0:10:17.283
Zachte robotica is een jonge sector.

0:10:17.283,0:10:19.059
We beginnen nog maar net.

0:10:19.083,0:10:22.184
Ik hoop dat veel jonge mensen[br]van verschillende achtergronden

0:10:22.188,0:10:24.059
mee zullen gaan op deze spannende reis

0:10:24.083,0:10:26.226
en de toekomst van robotica zullen vormen

0:10:26.250,0:10:29.313
door nieuwe concepten te introduceren,[br]geïnspireerd op de natuur.

0:10:30.607,0:10:32.213
Als we dit juist aanpakken,

0:10:32.213,0:10:35.283
kunnen we voor ons allemaal[br]de kwaliteit van leven verbeteren.

0:10:35.284,0:10:36.726
Dank jullie wel.

0:10:36.750,0:10:40.917
(Applaus)