Robôs de origami que se remodelam e se transformam

Pegando dicas de design do origami, a especialista em robótica Jamie Paik e a equipe dela criaram "robogamis": robôs dobráveis feitos com materiais superfinos que podem se remodelar e se transformar. Nesta palestra e demonstração de tecnologia, Paik mostra como robogamis podem se adaptar para realizar uma variedade de tarefas na Terra (ou no espaço) e demonstra como eles rolam, saltam, catapultam como um estilingue e até pulsam como um coração.

Como especialista em robótica,
me fazem muitas perguntas.

"Quando os robôs começarão
a me servir café da manhã?"

Eu achava que o futuro da robótica
seria mais parecido conosco.

Achava que eles se pareceriam comigo.

Construí olhos que simulariam os meus.

Construí dedos habilidosos
o bastante para me lançar...

bolas de beisebol.

Robôs clássicos como este

são construídos e se tornam funcionais

com base no número fixo
de articulações e acionadores.

Isso significa que a funcionalidade
e a forma deles já estão fixas

no momento de sua concepção.

Mesmo que este braço
tenha um arremesso muito bom...

ele até atingiu o tripé no final...

não serve para preparar sozinho
o café da manhã para nós.

Não é muito adequado para ovos mexidos.

Foi quando me ocorreu uma nova
visão da robótica do futuro:

os robôs que se transformam.

Eles dirigem, correm, voam,

tudo dependendo do novo ambiente
e da tarefa iminente em constante mudança.

Para tornar isso uma realidade,

precisamos realmente repensar
a forma como os robôs são projetados.

Imaginem um módulo robótico
em forma de polígono,

que usa essa forma de polígono simples

para reconstruir várias formas diferentes

para criar uma nova forma de robô
para tarefas diferentes.

Em CG, computação gráfica,
não é nenhuma novidade.

Tem sido feito há algum tempo,
e assim a maioria dos filmes é feita.

Mas se estamos tentando criar um robô
que está se movendo fisicamente,

é uma história completamente nova.

É um paradigma completamente novo.

Mas todos vocês já fizeram isso.

Quem já não fez um avião,
um barco ou um cisne de papel?

O origami é uma plataforma
versátil para designers.

A partir de uma única folha de papel,
podemos criar várias formas

e, se não gostarmos, desdobramos
e voltamos a dobrar novamente.

Qualquer forma 3D pode ser criada
a partir de superfícies 2D por dobradura,

e isso é comprovado matematicamente.

Imaginem se tivéssemos
uma folha inteligente

que pudesse se autodobrar
em qualquer forma que quisesse,

a qualquer momento.

É nisso que venho trabalhando.

Chamo isso de origami robótico,

"robogami".

Esta é nossa primeira
transformação de robogami,

que criei há cerca de dez anos.

A partir de um robô de folha lisa,

ele se transforma numa pirâmide
e volta para uma folha lisa

e para um ônibus espacial.

Muito fofo.

Dez anos depois, com meu grupo ninja
de pesquisadores de robótica de origami,

cerca de 22 deles neste momento,

temos uma nova geração de robogamis,

que são um pouco mais eficazes
e fazem mais do que isso.

Essa nova geração, na verdade,
serve a um propósito.

Por exemplo, este robô navega
por terrenos diferentes de forma autônoma.

Quando é uma terra
seca e plana, ele rasteja.

E se, de repente, encontrar
um terreno acidentado,

ele começa a rolar.

Ele faz isso, é o mesmo robô,

mas, dependendo do terreno que encontrar,

ele ativa uma sequência diferente
de acionadores que estão a bordo.

Quando encontra um obstáculo,
salta sobre ele.

Isso é feito pelo armazenamento
de energia em cada uma de suas pernas

e pela liberação e pelo arremesso
dessa energia como um estilingue.

E ele até faz ginástica.

Viva.

(Risos)

Só mostrei a vocês o que um único
robogami pode fazer.

Imaginem o que eles
podem fazer como um grupo.

Podem unir forças para lidar
com tarefas mais complexas.

Cada módulo, ativo ou passivo,

pode ser montado
para criar formas diferentes.

Além disso, pelo controle
das articulações dobráveis,

conseguimos criar e atacar
tarefas diferentes.

A forma está criando
um novo espaço para tarefas.

Desta vez, o mais importante é a montagem.

Eles precisam se encontrar
de modo autônomo em um espaço diferente,

encaixar e desencaixar,
dependendo do ambiente e da tarefa.

E podemos fazer isso agora.

Então, o que vem depois?

Nossa imaginação.

Esta é uma simulação
do que podemos conseguir

com este tipo de módulo.

Decidimos que iríamos ter
um rastreador de quatro pernas,

transformá-lo num cachorrinho
e criar pequenos modos de andar.

Com o mesmo módulo, podemos,
na verdade, fazer outra coisa:

um manipulador, uma tarefa
robótica clássica e típica.

Com um manipulador,
ele pode pegar um objeto.

Claro, podemos incluir mais módulos
para alongar as pernas do manipulador

para atacar ou pegar objetos
maiores ou menores,

ou até mesmo ter um terceiro braço.

Para os robogamis,
não há tarefa nem forma fixa.

Eles podem se transformar
em qualquer coisa, em qualquer lugar,

a qualquer momento.

Então, como os criamos?

O maior desafio técnico do robogami
é mantê-lo superfino,

flexível,

mas ainda assim funcional.

Eles são compostos de múltiplas
camadas de circuitos, motores,

microcontroladores e sensores,

tudo no corpo único,

e, quando controlarmos articulações
individuais dobráveis,

conseguiremos alcançar
movimentos suaves como este

ao nosso comando.

Em vez de ser um único robô feito
especificamente para uma única tarefa,

os robogamis são otimizados
para realizar várias tarefas.

Isso é muito importante

para os ambientes difíceis
e únicos na Terra,

bem como no espaço.

O espaço é um ambiente
perfeito para robogamis.

Não podemos nos dar ao luxo
de ter um robô para uma tarefa.

Quem sabe quantas tarefas
encontraremos no espaço?

Queremos uma plataforma robótica única

que possa se transformar
para executar várias tarefas.

Queremos uma plataforma
de módulos robóticos finos

que possa se transformar
para executar várias tarefas.

Não aceitem o que digo sem verificar,

porque a Agência Espacial Europeia
e o Swiss Space Center

estão patrocinando esse exato conceito.

Aqui vemos algumas imagens
de reconfiguração de robogamis,

explorando a terra estrangeira
acima do solo, na superfície,

bem como escavando a superfície.

Não é apenas exploração.

Os astronautas precisam de ajuda adicional,

porque também não podemos nos dar
ao luxo de levar estagiários para lá.

(Risos)

Os robogamis têm que fazer
todas as tarefas tediosas.

Eles podem ser simples,

mas são superinterativos.

Precisamos de robôs para facilitar
os experimentos dos astronautas,

ajudá-los com as comunicações

e simplesmente acoplar-se em superfícies

para serem o terceiro braço deles
que segura ferramentas diferentes.

Mas, como eles poderão controlar
os robogamis, por exemplo,

fora da estação espacial?

Neste caso, mostro um robogami
que contém detritos espaciais.

Pode-se trabalhar com a visão
para que se consiga controlá-los,

mas seria melhor ter a sensação de toque

transportada diretamente
para as mãos dos astronautas.

Precisamos de um dispositivo tátil,

de uma interface tátil
que recrie a sensação de toque.

Usando robogamis, conseguimos fazer isso.

Esta é a menor interface tátil do mundo,

capaz de recriar uma sensação de toque
logo abaixo da ponta do dedo.

Fazemos isso movendo o robogami

com movimentos microscópicos
e macroscópicos no palco.

Assim, não só conseguiremos sentir

o tamanho do objeto,

o contorno e as linhas,

mas também a rigidez e a textura.

Alex tem essa interface
logo abaixo do polegar,

e se ele fosse usar isso com óculos
de realidade virtual e controles manuais,

agora a realidade virtual
não é mais virtual.

Torna-se uma realidade tangível.

As bolas azul, vermelha e preta
que ele está examinando

não são mais diferenciadas por cores.

Agora é uma bola azul de borracha,

uma bola vermelha de esponja
e uma bola preta de bilhar.

Isso agora é possível.

Deixem-me mostrar a vocês.

Esta é realmente a primeira vez
em que isto é mostrado ao vivo,

diante de uma grande plateia.

Então, espero que isto funcione.

Vemos aqui um atlas de anatomia

e a interface tátil do robogami.

Como todos os outros
robôs reconfiguráveis,

ela é multitarefa.

Não só vai servir como um mouse,

mas também como uma interface tátil.

Por exemplo, temos um fundo branco
onde não há objeto.

Isso significa que não há nada a sentir.

Portanto, podemos ter
uma interface muito flexível.

Uso isto como um mouse
para me aproximar da pele,

um braço musculoso.

Agora vamos sentir os bíceps

ou os ombros dele.

Vemos o quanto ele fica mais duro.

Vamos explorar ainda mais.

Vamos nos aproximar da caixa torácica.

Assim que me movo
para cima da caixa torácica

e entre os músculos intercostais,

que é mais suave e mais dura,

posso sentir a diferença da rigidez.

Acreditem em mim.

Agora vemos que é muito mais dura
em termos da força contrária

que sinto na ponta do meu dedo.

Mostrei a vocês as superfícies
que não estão se movendo.

Que tal se eu me aproximasse
de algo que se move,

como, por exemplo, um coração pulsante?

O que eu sentiria?

(Aplausos)

Este pode ser nosso coração pulsante.

Isto pode realmente estar dentro do bolso

enquanto estamos fazendo compras on-line.

Agora conseguiremos sentir a diferença
do suéter que estamos comprando,

o quanto ele é macio,

se é, na verdade, caxemira ou não,

ou o pãozinho que estamos
tentando comprar,

o quanto é duro ou crocante.

Isso agora é possível.

A tecnologia robótica está avançando
para ser mais personalizada e adaptável,

para se adaptar às nossas
necessidades diárias.

Essa espécie única
de robótica reconfigurável

é, na verdade, a plataforma para fornecer
essa interface invisível e intuitiva

para atender às nossas
necessidades exatas.

Esses robôs não se parecerão mais
com os personagens dos filmes.

Em vez disso, eles serão
o que quisermos que sejam.

Obrigada.

(Aplausos)