Robôs origami que se reestruturam e transformam

Utilizando dicas de "design" do origami, a engenheira de robótica Jamie Paik e a sua equipa criaram "robogamis": robôs que se dobram, feitos de materiais superfinos, que se conseguem reestruturar e transformar. Nesta palestra e demonstração tecnológica, Paik mostra como os "robogamis" conseguem adaptar-se para realizar uma variedade de tarefas na Terra (ou no espaço) e demonstra como eles rolam, saltam, catapultam como uma fisga e até pulsam como o bater de um coração.

Como engenheira de robótica,
fazem-me muitas perguntas.

"Quando me vão servir o pequeno almoço?"

Eu pensava que o futuro da robótica
seria mais parecido connosco.

Pensava que os robôs
seriam parecidos comigo

por isso construí olhos
que simulavam os meus.

Construí dedos hábeis para me servir

bolas de beisebol.

Robôs clássicos como este

constroem-se e funcionam

com base num número fixo
de juntas e atuadores.

O que significa que a sua funcionalidade
e forma já estão fixos

no momento da sua conceção.

Apesar de este braço
ter um ótimo serviço

— até atingiu o tripé no final —

não foi feito para nos
cozinhar o pequeno almoço.

Não é adequado para fazer ovos mexidos.

Foi então que tive uma nova visão
da robótica do futuro:

os "transformers".

Eles conduzem, correm, voam,

dependendo do novo ambiente
em constante alteração

e da tarefa em questão.

Para tornar isto realidade,

temos de repensar
como são construídos os robôs.

Imaginem um módulo robótico
em forma de polígono

e imaginem utilizar
essa forma de polígono

para reconstruir
várias formas diferentes

e criar uma nova forma de robô
para diferentes tarefas.

Em computação gráfica, não é novidade.

Já se faz há algum tempo, e a maioria
dos filmes são feitos dessa forma.

Mas, se estamos a tentar fazer um robô
que se move fisicamente,

é completamente diferente.

É um paradigma completamente novo.

Mas já todos fizeram isto.

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

O origami é uma plataforma versátil
para os construtores.

Com uma só folha de papel,
podemos fazer várias formas

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

É possível fazer qualquer forma 3D
ao dobrar superfícies 2D,

e isto prova-se de forma matemática.

Imaginem que têm uma folha inteligente

que se dobra sozinha em qualquer forma,

em qualquer momento.

É nisso que tenho estado a trabalhar.

Chamo-lhe origami robótico,

"robogami".

Esta é a nossa primeira
transformação "robogami"

feita por mim há cerca de 10 anos.

De um robô de folha plana,

transforma-se numa pirâmide
e novamente numa folha plana

e depois numa nave espacial.

Muito querido.

Dez anos mais tarde, com o meu grupo
de engenheiros robóticos ninjas

— cerca de 22 agora —

temos uma nova geração de "robogamis"

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

A nova geração de "robogamis"
tem um objetivo.

Por exemplo, este navega de forma
autónoma através de diferentes terrenos.

Quando o terreno é seco e plano, rasteja.

E, se encontrar terreno acidentado,
começa a rolar.

Faz isto — é o mesmo robô —

mas dependendo do terreno em que está

ativa uma sequência
diferente de atuadores.

Quando encontra um obstáculo,
salta por cima dele.

Faz isto ao armazenar energia
em cada uma das suas pernas

e ao libertá-la e catapultá-la
como uma fisga.

Até faz ginástica.

Boa.

(Risos)

Acabei de vos mostrar
o que um só "robogami" pode fazer.

Imaginem o que podem fazer em grupo.

Podem juntar forças para lidar
com tarefas mais complexas.

Cada módulo, ativo ou passivo,

pode ser montado
para criar diferentes formas.

Para além disso, ao controlar
as juntas dobradiças,

conseguimos criar e enfrentar
diferentes tarefas.

A forma está a criar
um novo espaço de tarefa.

E desta vez, o mais importante
é a montagem.

Precisam de se encontrar
uns aos outros num espaço diferente,

anexar ou separar-se,
conforme o ambiente e a tarefa.

E podemos fazer isto agora.

O que vem a seguir?

A nossa imaginação.

Isto é uma simulação
do que podemos alcançar

com este tipo de módulo.

Decidimos que iríamos ter
um rastejante de quatro pernas

que se iria transformar num cão
e dar pequenos passos.

Com o mesmo módulo, podemos
transformá-lo em algo diferente:

um manipulador,
uma tarefa robótica típica e clássica.

Com um manipulador,
ele pode pegar num objeto.

Claro que são necessários mais módulos
para aumentar o comprimento das pernas,

para atacar ou pegar em objetos
grandes ou pequenos,

ou até para ter um terceiro braço.

Para os "robogamis" não existe
uma tarefa ou forma fixa.

Eles podem transformar-se em qualquer
coisa, em qualquer lado, a qualquer hora.

Então, como os construímos?

O maior desafio técnico dos "robogamis"
é mantê-los superfinos

e flexíveis

mantendo-se funcionais.

São compostos por várias camadas
de circuitos, motores,

microcontroladores e sensores,

tudo num único corpo.

Quando controlamos
juntas dobradiças individuais,

somos capazes de realizar
movimentos suaves como este

ao nosso comando.

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

os "robogamis" são otimizados
para efetuar várias tarefas.

E isto é muito importante

para o ambiente único e difícil
do planeta Terra

assim como do espaço.

O espaço é o ambiente perfeito
para os "robogamis".

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

Quem sabe quantas tarefas
encontraremos no espaço?

Precisamos de uma plataforma robótica
que se transforme e cumpra várias tarefas.

Precisamos de um baralho
de módulos finos de "robogami"

que se transformem
e façam múltiplas tarefas.

Não se limitem a acreditar em mim,

porque a Agência Espacial Europeia
e o Centro Espacial Suíço

estão a patrocinar este preciso conceito.

Aqui podem ver duas imagens
de reconfiguração de "robogamis"

a explorar terreno desconhecido
acima do solo, na superfície,

assim como a escavar a superfície.

Não é apenas exploração.

Para os astronautas,
é uma ajuda adicional,

porque não podem levar
estagiários lá para cima.

(Risos)

Eles têm de fazer
todas as tarefas aborrecidas.

Podem ser simples,

mas super interativas.

Precisamos de robôs
para facilitar as experiências,

auxiliar com as comunicações

e até posicionar-se
como um terceiro braço

para segurar diferentes ferramentas.

Mas como conseguirão controlar
os "robogamis", por exemplo

fora da estação espacial?

Neste caso, mostro-vos um "robogami"
que está a segurar em detritos espaciais.

Podemos trabalhar com a visão
para os controlar,

mas seria muito melhor
ter a sensação do toque

transportada diretamente
para as mãos dos astronautas.

Precisamos de um dispositivo háptico,

uma interface háptica
que recrie a sensação de toque.

Ao usar "robogamis", podemos fazê-lo.

Esta é a interface háptica
mais pequena do mundo

que consegue recriar a sensação de toque
debaixo dos nossos dedos.

Fazemos isto ao mover o "robogami"

com movimentos microscópicos
e macroscópicos no dispositivo.

Não seremos apenas capazes de sentir

o tamanho dos objetos,

a redondeza das linhas,

mas também a rigidez e a textura.

O Alex tem esta interface
debaixo do polegar.

Se a utilizarmos com óculos
e controladores VR,

a realidade virtual deixa de ser virtual.

Torna-se numa realidade tangível.

As bolas azul, vermelha e preta
para as quais ele está a olhar

já não se diferenciam por cores.

Agora são uma bola de borracha azul,

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

Isto já é possível.

Vou mostrar-vos.

Esta é a primeira demonstração ao vivo,

perante uma grande audiência,

por isso espero que funcione.

O que estão a ver
é um atlas de anatomia

e a interface háptica "robogami".

Tal como todos os outros
robôs reconfiguráveis

realiza várias tarefas.

Não serve apenas como rato,

mas também como interface háptica.

Por exemplo, no espaço branco
não há nenhum objeto.

O que significa
que não há nada para sentir,

então a interface é muito flexível.

Agora, vou utilizar isto como um rato
para me aproximar da pele,

como um braço muscular,

para sentir os seus bíceps,

ou os ombros.

Vejam como agora está mais firme.

Vamos explorar mais.

Vou aproximar-me da caixa torácica.

Quando passo por cima da caixa torácica

e entre os músculos intercostais,

com partes moles e duras,

consigo sentir a diferença de rigidez.

Acreditem em mim.

Agora está mais rijo, em termos da força

que exerce contra o meu dedo.

Mostrei-vos as superfícies
que não se movem.

E, se abordasse algo que se move,

como um coração?

O que sentiria?

(Aplausos)

Este pode ser o vosso coração.

Podem ter isto no vosso bolso

enquanto fazem compras na Internet.

Agora serão capazes de sentir o tecido
da camisola que querem comprar.

A sua suavidade,

e se é realmente caxemira.

Ou do pão que querem comprar,

se é duro ou estaladiço.

Isto é possível agora.

O avanço da tecnologia robótica
é mais personalizado e adaptativo

para se ajustar às nossas
necessidades diárias.

Esta espécie única
de robôs reconfiguráveis

é a plataforma que proporciona
esta interface invisível e intuitiva

para satisfazer as nossas necessidades.

Estes robôs já não serão parecidos
com personagens de filmes.

Em vez disso, serão o que vocês quiserem.

Obrigada.

(Aplausos)