Roboți origami care își schimbă forma și se reinventează

Inspirându-se din tehnica origami, roboticianul Jamie Paik și echipa sa au creat „robogami”: niște roboți reconfigurabili, făcuți din materiale foarte subțiri, care își pot schimba forma. În acest discurs demonstrativ, Paik arată cum robogami se pot adapta pentru a îndeplini o varietate de sarcini, pe Pământ sau în spațiu, rostogolindu-se, sărind, catapultându-se, sau chiar pulsând ca o inimă care bate.

Ca robotician, primesc multe întrebări:

„Când îmi vor face roboții micul dejun?”

Am crezut că roboții vor semăna cu noi.

Am crezut că vor arăta ca mine,

așa că am construit ochi
care să simuleze ochii mei.

Am construit degete
suficient de îndemânatice ca să arunce

mingi de baseball.

Roboții clasici

sunt concepuți să funcționeze

bazându-se pe un număr limitat
de articulații și servomotoare.

Asta înseamnă că forma
și funcționalitatea lor sunt limitate

încă din momentul conceperii.

Așa că, deși acest braț aruncă bine,

chiar până la trepied,

el nu va reuși niciodată
să gătească micul dejun.

Nu e potrivit pentru a face omletă.

Și atunci am avut o nouă viziune
despre viitorul roboticii:

Transformers.

Conduc, aleargă, zboară,

în funcție de sarcinile de îndeplinit,
de schimbările care apar în noul mediu.

Pentru a transforma asta în realitate

trebuia regândit modul în care roboții
sunt proiectați.

Imaginați-vă, așadar,
un modul robotic poligonal

care, folosind forma lui poligonală,

poate lua multiple forme diferite

în funcție de ce are de făcut.

În grafica computerizată,
acest lucru nu e nou,

se face deja de ceva timp,
și așa sunt realizate multe dintre filme.

Dar ca să construiești efectiv un robot
care face asta în realitate,

e cu totul altceva.

E un concept total inovativ.

Dar cu toții ați făcut asta.

Cine n-a făcut un avion, o barcă
sau o pasăre din hârtie?

Origami e un concept versatil
pentru proiectanți.

Dintr-o singură coală de hârtie
poți obține orice formă vrei

și dacă nu-ți place, poți desface foaia
și s-o împăturești din nou.

Poți obține orice formă 3D
dintr-o suprafață 2D, prin îndoire.

Asta e matematic demonstrat.

Imaginați-vă cum ar fi să avem
o coală inteligentă

care se poate îndoi singură
în orice formă vrea,

oricând vrea.

La asta lucrez eu acum.

Am denumit acest robot origami

„robogami”.

Aici vedeți prima transformare
a unui robogami,

pe care am realizat-o acum 10 ani.

Dintr-un robot plat

se transformă într-o piramidă,
apoi se face înapoi plat,

apoi devine o navetă spațială.

Drăguț.

10 ani mai târziu, cu luptătorii mei,
cercetători în robotica origami,

sunt aproximativ 22 la număr,

am realizat o nouă generație de robogami

care sunt ceva mai eficienți
și fac mai multe lucruri.

În mod real servesc unui scop.

De exemplu, acesta se deplasează autonom
pe diverse tipuri de teren.

Dacă e teren plat și arid, se târâie.

Dacă dă peste un teren accidentat

începe să se rostogolească,

face asta... e același robot...

dar în funcție de ce teren întâlnește,

folosește diferite secvențe de activare
a servomotoarelor cu care e dotat.

Iar dacă dă peste un obstacol,
pur și simplu sare peste el.

Face asta stocând energie în picioare,

apoi o eliberează brusc
și se catapultează ca dintr-o praștie.

Face chiar și gimnastică

Iei!

(Râsete)

V-am arătat, deci, ce poate face
un singur robogami.

Imaginați-vă ce ar putea face mai mulți.

Își pot uni forțele pentru a „ataca”
sarcini mai complexe.

Fiecare modul, activ sau pasiv,

poate fi asamblat
pentru a crea diferite forme.

Mai mult, controlând articulațiile,

putem crea și îndeplini diversele sarcini.

Forma oferă mai multe moduri de utilizare.

Și de data aceasta,
foarte importantă e asamblarea.

Ei trebuie să se găsească
unul pe altul în noua locație,

să se unească sau să se despartă,
în funcție de mediu și de ce au de făcut.

Asta e realizabil acum.

Deci, ce urmează?

Imaginația noastră.

Asta e o simulare a ce se poate obține

cu tipul ăsta de robot.

Am vrut să facem o târâtoare
cu patru picioare

să se transforme într-un cățeluș
care să meargă.

Dar putem face și altceva
cu același robot:

un manipulator, adică o sarcină clasică
pentru un robot.

Cu un manipulator poți apuca un obiect.

Firește, poți adăuga module care să facă
picioarele manipulatorului mai lungi,

sau care să-l ajute să apuce
obiecte mai mari sau mai mici,

sau îi poți atașa un al treilea braț.

Pentru robogami, nu există o formă
sau o sarcină fixă.

Se pot transforma
în orice, oriunde, oricând.

Dar cum se construiesc robogami?

Cea mai mare provocare e
să îi facem foarte subțiri,

flexibili,

dar totuși funcționali.

Sunt alcătuiți din multe straturi
de circuite, motorașe,

microcontrolere și senzori,

totul pe aceeași suprafață.

Și când acționezi
diferitele articulații individuale,

poți obține mișcări fine ca aceasta

la comandă.

În loc să fie un singur robot,
proiectat pentru o singură sarcină,

robogami sunt concepuți să realizeze
mai multe sarcini.

Asta e foarte important

pentru condițiile de mediu
dificile și unice de pe Terra,

dar și din spațiu.

Spațiul este locul perfect
pentru robogami.

Acolo nu-ți permiți să ai câte un robot
pentru fiecare misiune.

Cine știe câte vor avea de făcut
odată ajunși acolo?

Ideal e să ai un singur modul robotic
care să îndeplinească multiple misiuni.

Vrem să realizăm un set de module robogami

care se pot transforma
pentru diferitele misiuni.

Nu e nevoie să mă credeți pe cuvânt,

deoarece Agenția Spațială Europeană
și Centrul Elvețian de Cercetări Spațiale

finanțează exact acest proiect.

Aici puteți vedea
cum robogami se reconfigurează

și explorează mediul extraterestru
deasupra suprafeței, la suprafață,

cât și săpând în sol.

Deci nu e doar o simplă explorare.

Astronauții au nevoie de ajutor

și deoarece nu le putem trimite
asistenți în spațiu,

(Râsete)

ei trebuie să execute toate sarcinile.

Unele sunt simple,

dar foarte interactive.

Deci e nevoie de roboți
care să le faciliteze experimentele,

ajutându-i cu comunicarea,

ancorându-se de suprafețe și fiind
extensii care țin diverse instrumente.

Dar cum vor putea controla
robogami, de exemplu,

în afara stației spațiale?

Aici vedeți un robogami care transportă
resturi din spațiu.

Poate fi controlat de la distanță
prin monitorizare video,

dar și mai bine ar fi
dacă am putea transpune

senzația tactilă
direct în mâinile astronautului.

Ar fi nevoie de un dispozitiv tactil,

o interfață care să reproducă
senzația de atingere.

Cu ajutorul robogami, putem face asta.

Aceasta este
cea mai mică interfață tactilă din lume

care poate reproduce senzația de atingere
chiar pe buricul degetelor.

Obținem asta manevrând robogami

prin mișcări microscopice și macroscopice.

Astfel, nu doar că poți simți

cât de mare e obiectul,

forma lui, conturul,

dar și densitatea și textura.

Alex are interfața sub degetul lui

și dacă folosim ochelari virtuali
și un joystick,

realitatea virtuală nu mai e virtuală.

Devine tangibilă.

Bilele albastră, roșie și neagră
la care se uită

nu mai sunt diferențiate doar de culoare.

E o minge albastră de cauciuc, una roșie
de burete și una neagră de biliard.

Acest lucru e posibil acum.

Să vă arăt.

Această demonstrație e făcută în premieră

în fața unui public atât de numeros,

deci să sperăm că merge.

Aici avem un atlas de anatomie

și interfața tactilă robogami.

La fel ca toți robogami,

face mai multe deodată.

Va fi și mouse,

dar și interfață tactilă.

De exemplu, avem acest fundal alb
fără niciun obiect.

Înseamnă că nu ar trebui să simțim nimic.

Interfața este, deci,
foarte, foarte versatilă.

Acum îl folosesc pe post de mouse
ca să mă apropii de piele,

de un mușchi.

Haideți să simțim bicepșii

sau umerii.

Puteți observa
că interfața a devenit mai dură.

Haideți să mai explorăm.

Să ne apropiem de cutia toracică.

Plimbându-mă pe deasupra ei,

peste oase și mușchii intercostali,

care sunt mai duri sau mai moi,

pot simți diferența de duritate.

Pe cuvânt.

Vedeți, acum e mult mai dură
din punctul de vedere al forței

cu care reacționează degetul meu.

V-am arătat până acum suprafețe statice.

Dar dacă ne apropiem de ceva care se mișcă

de pildă, o inimă care bate?

Ce aș simți?

(Aplauze)

Ar putea fi chiar inima voastră care bate.

Ați putea folosi această interfață

când faceți cumpărături online.

Ați putea să simțiți diferența
când vă comandați o bluză:

cât e de moale materialul,

dacă într-adevăr e cașmir,

sau covrigul pe care vreți să-l cumpărați

dacă e proaspăt, sau cât de crocant e.

Aceste lucruri sunt acum posibile.

Robotica devine mai personalizată
și mai versatilă

și se adaptează nevoilor noastre zilnice.

Acest tip unic de roboți reconfigurabili

oferă suportul necesar pentru a furniza
interfața invizibilă și intuitivă

pentru a răspunde exact nevoilor noastre.

Acești roboți nu vor mai arăta
ca personajele din filme.

În schimb, vor putea fi
orice ne dorim noi să fie.

Vă mulțumesc!

(Aplauze)