Origami roboti koji mijenjaju oblik

Uzimajući motive dizajna iz origamija, robotičarka Jamie Paik i njezin tim stvorili su "robogamije": složive robote od vrlo tankih materijala koji se mogu preoblikovati. U ovom govoru i tehnološkom prikazu, Paik nam pokazuje kako se robogamiji mogu prilagoditi za obavljanje brojnih zadataka na Zemlji (ili u svemiru) te pokazuje kako se kotrljaju, skaču, katapultiraju kao iz praćke ili čak kucaju poput živog srca.

Kao robotičarka primam mnoga pitanja.

"Kada će mi moći poslužiti doručak?"

Pa sam mislila da će budućnost robotike
biti da više podsjećaju na nas.

Mislila sam da će izgledati kao ja

pa sam napravila oči koje bi
simulirale moje oči.

Napravila sam prste dovoljno
pokretne da mi posluže...

bejzbolske loptice.

Klasični roboti poput ovoga

izgrađeni su i postaju funkcionalni

na osnovu određenog broja
zglobova i pokretnih sklopova.

To znači da su njihova funkcionalnost
i oblik unaprijed određeni

u trenutku njihova nastanka.

Pa iako njegova ruka može
jako lijepo bacati --

na kraju je čak pogodila
stalak za snimanje --

nije namijenjena za to da
vam priprema doručak.

Doista nije prikladna za pečenje jaja.

Tada mi je pala na pamet nova vizija
budućnosti robotike.

Transformeri.

Oni voze, trče, lete,

već ovisno o stalno promjenjivoj, novoj
okolini i novom zadatku pred njima.

Da bi se to ostvarilo,

stvarno morate iznova osmisliti
način dizajniranja robota.

Zamislite robotski modul
višekutnog oblika

i korištenje tog jednostavnog
višekutnog oblika

za rekonstrukciju brojnih
različitih oblika

kako bi se stvorio novi oblik robota
za obavljanje različitih zadataka.

U računalnoj grafici,
i to nije neka novost --

ovo se radi već neko vrijeme
i tako nastaje većina filmova.

Ali ako želite napraviti robota
koji se fizički pokreće,

to je sasvim druga priča.

Potpuno nova paradigma.

Ali svi ste to već radili.

Tko nije pravio avione,
čamce, ždralove od papira?

Origami je platforma puna
raznovrsnosti za dizajnere.

Iz jednog komada papira
mogu nastati brojni oblici,

a ako vam se ne sviđa,
odmotate i ponovo zamotate.

Svaki 3D oblik može nastati iz
2D površina presavijanjem,

što je matematički dokazano.

Zamislite da imate pametnu površinu

koja se sama može složiti u bilo
koji oblik koji poželi,

u bilo koje vrijeme.

Na tome sam radila.

Zovem to robotski origami,

"robogami".

Ovo je naše prvo preoblikovanje robogamija

koje sam napravila prije 10 godina.

Od robota kojeg čini ravna površina,

pretvara se u piramidu
pa opet u ravnu površinu,

te u svemirski brod.

Prilično slatko.

Deset godina kasnije, sa svojom grupom
nindža origami robotskih istraživača --

kojih sada ima oko 22-oje --

stvorili smo novu generaciju robogamija,

koji su malo učinkovitiji
i mogu puno više.

Tako da nova generacija robogamija
ispunjava određenu svrhu.

Naprimjer, ovaj se samostalno kreće
kroz različite terene.

Pa kada je na suhom
i ravnom tlu, onda puza.

Ako je odjednom na grubom terenu,

počne se kotrljati.

Radi to -- to je isti robot --

ali ovisno o tome s kakvim
terenom se susreće,

aktivira drugačiji niz
uprogramiranih pokretnih sklopova.

A kada se nađe pred zaprekom, preskoči je.

To čini pohranjivanjem energije
u svakoj nozi

te otpuštajući je i katapultirajući se
kao iz praćke.

Čak i gimnasticira.

Super.

(Smijeh)

Pokazala sam vam što jedan
robogami može činiti.

Zamislite što bi mogli kao skupina.

Oni mogu udružiti snage kako
bi savladali složenije zadatke.

Svaki modul, bilo da je
aktivan ili pasivan,

možemo sastaviti tako
da stvaraju različite oblike.

Štoviše, kontrolirajući
zglobove koji se preslaguju,

možemo stvarati i savladavati
različite zadatke.

Oblik stvara novi prostor za zadatak.

Ovoga puta, najvažniji dio
je sastavljanje.

Moraju samostalno pronaći jedni
druge u novom prostoru,

spojiti se i odspojiti, ovisno o
okolini i zadatku.

I sada to možemo učiniti.

Što je sljedeće?

Naša mašta.

Ovo je simulacija onoga
što možemo postići

ovom vrstom modula.

Odlučili smo da ćemo napraviti
četveronožnog puzača

koji postaje maleni pas
i radi male pokrete.

Istim modulom možemo postići
da radi nešto drugo:

manipuliranje, tipičan,
klasičan robotski zadatak.

Manipulator može podići predmet.

Naravno, možete dodati još modula
kako bi mu noge bile duže,

kako bi savladao ili pokupio
veće ili manje predmete,

ili može imati i treću ruku.

Kod robogamija ne postoji
predodređen oblik niti zadatak.

Mogu se preoblikovati u bilo što,
bilo gdje, u bilo koje vrijeme.

Kako ih napraviti?

Najveći tehnički izazov robogamija
jest kako da ostanu vrlo tanki,

rastezljivi,

ali da ostanu funkcionalni.

Sastavljeni su od višestrukih slojeva
električnih spojeva, motora,

mikrokontrolera i senzora,

sve to u jednom tijelu,

i kada kontrolirate pojedine
zglobove za savijanje,

moći ćete postići ovako nježne kretnje

na vašu naredbu.

Umjesto da ste jedan robot koji je
posebno sagrađen za jednu namjenu,

robogamiji su prilagođeni za
višestruke zadatke.

To je prilično važno

za komplicirane i jedinstvene
okoline na Zemlji,

kao i u svemiru.

Svemir je idealno okruženje za robogamije.

Ne možemo si priuštiti da imamo
jednog robota za jedan zadatak.

Tko zna s koliko zadataka
će se susresti u svemiru?

Želimo imati jednu robotsku površinu
koja se preoblikuje za brojne zadatke.

Želimo imati niz tankih
modula robogamija

koji se preoblikuju za obavljanje
mnogih zadataka.

Ne morate meni vjerovati,

zato što Europska svemirska agencija
i Švicarski svemirski centar

sponzoriraju upravo ovaj koncept.

Ovdje vidite nekoliko snimaka
rekonfiguracije robogamija

istražujući strano tlo na površini,

kao i kopajući ispod površine.

To nije samo istraživanje.

Astronautima je potrebna dodatna pomoć

zato što si ne možemo priuštiti
ni da odvodimo pripravnike onamo.

(Smijeh)

Moraju obaviti svaki naporan zadatak.

Oni mogu biti jednostavni,

ali vrlo interaktivni.

Pa im roboti trebaju kako bi
omogućili njihove pokuse,

pomogli im u komunikaciji

i samo kako bi ih smjestili na površine
da im budu treća ruka držeći im alate.

Ali kako će moći kontrolirati
robogamije, primjerice,

izvan svemirske postaje?

U ovom slučaju, vidimo robogamija
koji drži svemirski otpad.

Možete raditi na vizualnoj tehnologiji
kako biste ih kontrolirali,

ali bilo bi bolje kada bi se osjet dodira

mogao izravno prenijeti
na ruke astronauta.

Potreban vam je haptički uređaj,

haptičko sučelje koje oponaša
osjet dodira.

Koristeći robogamije možemo to postići.

Ovo je najmanje haptičko
sučelje na svijetu

koje može oponašati osjet dodira
pod vrhom vašeg prsta.

Činimo to pokretanjem robogamija

mikroskopskim i makroskopskim
pokretima na platformi.

Ako imate ovo, ne samo da ćete
moći osjetiti

koliko je velik predmet,

oblost i obrise,

nego i čvrstoću i teksturu.

Alex ima ovo sučelje pod svojim palcem,

i ako bismo upotrijebili ovo s naočalama
za VR i ručnim kontrolerima,

odjednom virtualna stvarnost
nije više virtualna.

Postaje stvarnost koju možemo dotaknuti.

Plava, crvena i crna loptica koje gleda

više se ne razlikuju po boji.

Sada su to gumena plava loptica, spužvasta
crvena loptica i crna biljarska kuglica.

To je sada moguće.

Pokazat ću vam.

Ovo se prvi put prikazuje uživo

pred brojnom publikom

pa se nadam da će uspjeti.

Ovdje možete vidjeti atlas anatomije

i robogami haptičko sučelje.

I poput svih robota koji mijenjaju oblik,

može obavljati više zadataka.

Neće samo poslužiti kao miš,

nego i kao haptičko sučelje.

Primjerice, imamo bijelu pozadinu
tamo gdje nema predmeta.

To znači da nema ničega za osjetiti

pa možemo imati vrlo,
vrlo fleksibilno sučelje.

Koristim se mišem da priđem koži,

mišićavoj ruci,

a sada da osjetimo njegov biceps,

ili ramena.

Vidite koliko postaje čvršće.

Istražimo još malo.

Priđimo prsnom košu.

Čim se krećem povrh grudnog koša

koji je čvršći, i među rebrenim mišićima,

koji su mekši,

mogu osjetiti razliku u čvrstoći.

Vjerujte mi na riječ.

Vidite, puno je čvršće u smislu otpora

koji pruža vrhu moga prsta.

Pokazala sam vam površine
koje se ne kreću.

Kako bi bilo da priđemo
nečemu što se kreće,

primjerice, srcu koje kuca?

Što bih osjetila?

(Pljesak)

To bi moglo biti vaše srce koje kuca.

Ovo biste mogli imati u džepu

dok kupujete na internetu.

Moći ćete osjetiti razliku
između džempera koji biste kupili,

koliko je mekan,

je li doista od kašmira ili nije,

ili pecivo koje želite kupiti,

koliko je tvrdo ili hrskavo.

To je sada moguće.

Robotska tehnologija napreduje
kako bi bila osobnija i prilagodljivija,

da se prilagodi vašim
svakodnevnim potrebama.

Jedinstvena znanstvena grana
transformativne robotike

je zapravo platforma za omogućavanje
ovog nevidljivog, navodljivog sučelja

da zadovolji naše potrebe.

Ovi roboti više neće izgledati
kao likovi iz filmova.

Umjesto toga, bit će što god
vi poželite da budu.

Hvala.

(Pljesak)