Трансформирующиеся роботы-оригами

Взяв за основу оригами, команда робототехников во главе с Джейми Пайк создала «робогами» — складных роботов из сверхтонких материалов, которые могут трансформироваться и принимать любую форму. В своём выступлении Пайк демонстрирует, как робогами могут приспосабливаться для решения различных задач на Земле (или в космосе) и как они вращаются, прыгают, катапультируются и даже пульсируют, как сердце.

Я инженер-робототехник,
и мне часто задают вопросы о роботах:

«Когда они начнут подавать нам завтрак?»

Я думала, что в будущем
роботы будут похожи на нас,

что они будут выглядеть, как я,

поэтому я создала для них глаза,
похожие на мои,

пальцы, достаточно ловкие,
чтобы подавать мне...

бейсбольные мячи.

Классические роботы, как этот,

создаются и функционируют

с помощью заданного количества
суставов и приводов.

Это значит, что их функции и форма
определены заранее,

в момент разработки.

Поэтому, несмотря на то,
что у этой руки хороший бросок —

в конце она даже попала в штатив, —

она не обязательно сможет
приготовить вам завтрак.

С её помощью омлет не сделаешь.

Тогда у меня родилась совершенно
новая идея роботов будущего —

трансформеров.

Они ездят, бегают, летают,
делают всё, чего от них требует

изменяющаяся среда и поставленная задача.

Чтобы превратить это в реальность,

нужно полностью переосмыслить
устройство роботов.

Представьте роботизированный модуль
в форме многоугольника.

Используя эту простую многоугольную форму,

можно воспроизводить большое
количество разных конфигураций,

чтобы создавать новых роботов
для выполнения разных задач.

В компьютерной графике, или КГ,
об этом давно известно.

Этим пользуются уже давно,
и так сделано большинство фильмов.

Но если вы пытаетесь создать робота,
который физически двигается,

это уже совсем другое.

Совсем иная парадигма.

Но вы сами уже когда-то это делали.

Кто не складывал из бумаги
самолёт, лодку, журавлика?

Оригами — это универсальная
платформа для дизайнеров.

Из одного листа бумаги
можно создать множество фигур,

а если они вам не понравятся,
можно всё разобрать и сложить заново.

Любую трёхмерную форму можно сделать,
складывая двухмерные плоскости,

и это доказано математически.

Теперь представьте,
что у вас есть умный лист,

способный самостоятельно
складываться в любую форму

в любое время.

Именно над этим я сейчас и работаю.

Я называю это роботизированным оригами,

или «робогами».

Это первая трансформация робогами,

которого я создала примерно 10 лет назад.

Из плоского листового робота

он превращается в пирамиду,
затем снова в плоский лист,

а потом — в космический шаттл.

Очень мило.

Спустя 10 лет мы с группой
ниндзя-исследователей,

в которой сейчас где-то 22 человека,

создали новое поколение робогами,

которые немного эффективнее
и могут делать больше, чем раньше.

Новое поколение робогами выполняет задачи.

Например, вот этот самостоятельно
перемещается на разных видах местности.

Если поверхность сухая
и ровная, он ползёт.

А если робот вдруг
попадает на неровный грунт,

то начинает катиться.

Это делает один и тот же робот,

но в зависимости от местности,
с которой он сталкивается,

он активирует разные
последовательности приводов.

А когда он встречает на своём пути
препятствие, он перепрыгивает через него.

Он делает это, накапливая
энергию в каждой ноге,

а затем, выпуская её, выстреливает
себя, как из рогатки.

Он даже выполняет
гимнастические упражнения.

Ура!

(Смех)

Я только что показала вам,
что может делать один робогами.

Теперь представьте, на что способна
группа таких роботов.

Они могут объединить усилия
для выполнения более сложных заданий.

Каждый модуль либо активный,
либо пассивный,

и мы можем собирать из них
разнообразные формы.

Кроме этого, контролируя
складывающиеся соединения,

мы можем ставить
и выполнять разные задачи.

Форма создаёт новое поле для задач.

И теперь самое главное — сборка.

Роботам нужно самим найти друг друга
в новом пространстве,

соединиться и разъединиться
в зависимости от обстановки и задачи.

Теперь это возможно.

Что же дальше?

Наше воображение.

Это симуляция того, чего можно достичь

с помощью такого модуля.

Мы решили создать
четвероногого робота-ползуна,

который превращается в собачку
и делает небольшие шаги.

Этот же модуль может
выполнять кое-что ещё:

перемещать предметы,
классическое задание для робота.

Робот-манипулятор может поднять предмет.

Конечно, можно добавить больше модулей
и сделать ноги такого робота длиннее,

чтобы он ударял или поднимал предметы,
большего или меньшего размера.

Или даже сделать ему третью руку.

Для робогами не существует
одной определённой формы или задачи.

Они могут превратиться во что угодно,
где угодно, когда угодно.

Как же их создать?

Самая главная техническая трудность
здесь состоит в том,

чтобы робогами оставались
очень тонкими и гибкими,

но при этом по-прежнему функциональными.

Они состоят из нескольких слоёв
микросхем, двигателей,

микроконтроллеров и сенсоров —

всё в одном корпусе, —

и если мы управляем отдельными
складывающимися соединениями,

мы можем добиться вот таких
плавных движений,

по команде.

Это не роботы для выполнения
каких-то определённых заданий;

робогами оптимизированы для разных задач.

Это очень важно

для сложных и специфических
условий как на Земле,

так и в космосе.

Космос — это идеальная среда для робогами.

Там невозможно использовать
отдельного робота для каждой задачи.

Кто знает, сколько заданий вам
нужно будет выполнить в космосе?

Необходима одна роботизированная платформа
для выполнения разных задач.

Нам нужен комплект
тонких робогами-модулей,

трансформирующихся
для выполнения разных задач.

И это не просто теория,

ведь Европейское космическое агентство
и Швейцарский космический центр

финансируют как раз эту концепцию.

Здесь вы видите несколько примеров
перевоплощения робогами

в процессе исследования
инопланетной поверхности

и раскапывания грунта.

Это не просто исследование.

Космонавтам нужна дополнительная помощь,

ведь они не могут использовать
стажёров для таких работ.

(Смех)

Они должны выполнять
любое трудоёмкое задание.

Такие задания могут быть простыми,

но очень интерактивными.

Поэтому им нужны роботы для помощи
в проведении экспериментов,

помощи с коммуникациями

и просто в качестве «третьей руки»,
чтобы держать инструменты во время работ.

Но как контролировать робогами, например,

за пределами космической станции?

Здесь я демонстрирую робогами,
держащего космический мусор.

Можно контролировать робогами
с помощью зрения,

но лучше иметь ощущение прикосновения,

передаваемое напрямую в руки космонавтов.

Для этого нужно устройство передачи
тактильных ощущений,

сенсорный интерфейс, воссоздающий
ощущение прикосновения.

Мы можем добиться этого,
используя робогами.

Это самый маленький в мире
тактильный интерфейс,

передающий ощущение прикосновения
на кончики пальцев.

Этот эффект достигается
при приведении робогами в движение,

посредством микроскопических
и макроскопических движения.

Благодаря этому вы сможете почувствовать

не только размер предмета,

его округлость и контуры,

но также его плотность и текстуру.

У Алекса такой интерфейс находится
под большим пальцем руки,

и если добавить к этому
ручные контро́ллеры

и очки виртуальной реальности,

то виртуальная реальность
перестаёт быть виртуальной.

Она становится осязаемой.

Мячи перед ним — синий, красный и чёрный —

больше не отличаются только по цвету.

Теперь это резиновый синий мяч,
губчатый красный и чёрный бильярдный шар.

Сейчас это возможно.

Я вам это покажу.

На самом деле, это демонстрируется впервые

перед большой аудиторией,

так что, надеюсь, всё сработает.

Итак, перед вами анатомический атлас

и робогами с тактильным интерфейсом.

Как все роботы
с перестраиваемой структурой,

он многофункционален.

Это не только компьютерная мышь,

но и тактильный интерфейс.

Например, у нас есть белый пустой фон.

Это значит, что тут мы
ничего не чувствуем,

так что здесь у нас
очень-очень гибкий интерфейс.

Теперь я использую его как мышь,
чтобы приблизиться к коже,

к мускулистой руке,

и сейчас мы почувствуем бицепсы

или плечи.

Обратите внимание,
что он становится более жёстким.

Давайте исследовать дальше.

Приблизимся к грудной клетке.

Как только я навожу курсор на рёбра

и межрёберные мышцы,

которые отличаются по жёсткости,

я чувствую эту разницу между ними.

Поверьте мне на слово.

Заметьте, что датчик стал жёстче,
тут гораздо больше сопротивления,

и я чувствую это кончиками пальцев.

Я продемонстрировала вам
неподвижную поверхность.

А что, если дотронуться
до чего-то подвижного,

например, до бьющегося сердца?

Что я почувствую?

(Аплодисменты)

Это может быть вашим бьющимся сердцем.

Такой сенсор может быть у вас в кармане,

когда вы делаете покупки онлайн.

Теперь вы сможете почувствовать
фактуру свитера, который вы покупаете,

его мягкость,

кашемировый он или нет.

Вы сможете дотронуться до бублика,

проверить, насколько он
свежий или хрустящий.

Теперь это возможно.

Робототехника развивается в сторону
большей персонализации и адаптивности,

чтобы подстроиться под ваши
повседневные потребности.

Этот уникальный вид
перестраиваемых роботов

является на самом деле платформой
с невидимым, интуитивным интерфейсом

для удовлетворения
конкретных потребностей человека.

Эти роботы больше не будут выглядеть,
как персонажи из фильмов.

Вместо этого они будут такими,
какими вам нужно.

Спасибо.

(Аплодисменты)