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Minhas sete espécies de robô - e como os criamos

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    Pois bem, o primeiro robô de que vou falar é o chamado STriDER
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    Que significa Robô Auto-excitado
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    Tripé Dinâmico Experimental
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    É um robô que tem três pernas,
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    e que é inspirado pela natureza.
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    Mas vocês já viram alguma vez na natureza
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    um animal que tenha três pernas?
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    Provavelmente não. Então, porque eu o chamo de
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    um robô inspirado na biologia? Como ele poderia funcionar?
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    Mas antes disso, vamos olhar a cultura pop.
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    Vocês conhecem o livro e o filme Guerra dos Mundos de H.G. Wells.
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    E o que vocês vêem aqui é um video game
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    muito popular.
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    Na ficção eles descrevem essas criaturas alienígenas
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    como robôs de têm três pernas que aterrorizam a Terra.
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    Mas meu robot, STriDER, não se move assim.
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    Esta é animação da simulação dinâmica real.
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    Eu vou mostrar a vocês como o robô funciona.
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    Ele gira seu corpo 180 graus.
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    Ele balança sua perna entre suas duas pernas para segurar a queda.
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    Então, é assim que ele anda. Mas quando você olha para nós
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    seres humanos, andando com dois pés,
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    o que você está fazendo, você não está realmente usando um músculo
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    para levantar sua perna e andar como um robô. Certo?
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    O que você faz é, você realmente balança sua perna e segura a queda,
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    levanta-se de novo, balança a perna e segura a queda.
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    Usando sua dinâmica interna, a física de seu corpo,
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    exatamente como um pêndulo.
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    Nós chamamos esse conceito de movimentação dinâmica passiva.
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    O que você faz, quando você se levanta, é transformar
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    energia potencial em energia cinética,
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    energia potencial em energia cinética.
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    É um processo de queda constante.
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    Então, apesar de não existir nada igual na natureza,
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    nós realmente fomos inspirados pela biologia
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    e aplicando os príncipios de caminhada
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    a esse robô, assim esse é um robô inspirado pela biologia.
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    O que você vê aqui, isto é o que queremos fazer em seguida.
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    Nós queremos dobrar as pernas e lança-la para cima para um movimento de longo alcance.
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    E ele solta as pernas, parece quase como Guerra nas Estrelas.
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    Quando ele aterrisa, ele absorve o choque e começa a andar.
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    O que você vê aqui, essa coisa amarela, isto não é um raio mortal.
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    É apenas para mostrar que se você tiver câmeras
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    ou diferentes tipos de sensores
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    porque ele é alto, tem 1.8 metros de altura,
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    você pode ver por cima dos obstáculos tais como arbustos e outras coisas.
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    Então nós temos dois protótipos.
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    A primeira versão, atrás, é o STriDER I.
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    E o que está na frente, menor, é o STriDER II.
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    O problema que tivemos com o STriDER I é
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    que ele tinha muito peso no corpo. Nós tínhamos tantos motores,
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    sabe, alinhando juntas, e esses tipos de coisas.
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    Então, decidimos sintetizar um mecanismo mecânico
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    e pudemos nos livrar de todos motores, e com apenas um motor
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    nós coordenamos todos os movimentos.
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    É uma solução mecânica para o problema, ao invés de usar mecatrônica.
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    Aí, assim, a parte de cima do corpo é leve o suficiente para andar no laboratório.
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    Este foi o primeiro passo com sucesso.
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    Ele ainda não está perfeito. Seu café cai,
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    por isso temos muito trabalho a fazer ainda.
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    O segundo robô sobre o qual eu queria falar é o chamado IMPASS.
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    Que significa Plataforma Móvel Inteligente com Sistema Atuador de Raios.
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    É um robô híbrido de roda e perna.
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    Imagine uma roda sem aro,
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    ou uma roda de raios.
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    Mas os raios movem-se individualmente para dentro e fora do cubo.
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    É um híbrido de roda e perna.
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    Nós estamos literalmente re-inventando a roda aqui.
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    Deixe-me demonstrar como ele funciona.
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    Nesse vídeo nós estamos usando uma abordagem
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    chamada abordagem reativa.
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    Usando simplesmente os sensores táteis nos pés,
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    ele está tentando andar sobre um terreno que muda,
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    um terreno macio que onde ele aperta, se modifica.
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    E apenas pela informação tátil
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    ele cruza com sucesso por sobre esses tipos de terreno.
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    Mas, quando ele encontra um terreno muito extremo,
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    nesse caso, esse obstáculo é mais de três vezes
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    a altura do robô,
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    Então ele muda para um modo deliberado,
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    onde ele usa uma mira laser,
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    e sistemas de câmera, para identificar o obstáculo e o tamanho,
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    e ele planeja, planeja cuidadosamente o movimento dos raios,
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    e o coordena de maneira que ele pode mostrar esse
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    tipo de mobilidade muito muito impressionante.
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    Vocês provavelmente não viram nada igual lá fora.
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    Este é um robô de alta mobilidade
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    que nós desenvolvemos, chamado IMPASS.
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    Ah! Isso não é legal?
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    Quando você dirige seu carro,
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    quando você vira a direção, você usa um método
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    chamado direção Ackermann.
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    As rodas frontais giram assim.
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    Para a maioria dos robôs com rodas pequenas
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    eles usam um método chamado direção diferencial
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    onde a roda esquerda e direita giram em direções opostas.
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    Para o IMPASS, nós podemos fazer muitos muitos tipos diferentes de movimento.
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    Por exemplo, neste caso, apesar das rodas esquerda e direita estarem conectadas
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    com um eixo simples, rodando no mesmo ângulo de velocidade,
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    Nós simplesmente mudamos o comprimento do raio.
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    Isto afeta o diâmetro, e então ele vira para a esquerda, vira para a direita.
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    Então, esses são apenas alguns exemplos das coisas habilidosas
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    que podemos fazer com o IMPASS.
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    Este robô é chamado CLIMBeR,
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    Robô Imitador Inteligente de Comportamento com Membros Suspenso por Cabo.
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    Eu conversei com vários cientistas do JPL na NASA,
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    no JPL eles são famosos pelas sondas de Marte.
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    E os cientistas, geologistas sempre me dizem
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    que a ciência realmente interessante,
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    os locais ricos para a ciência, estão sempre nas encostas.
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    Mas os robôs atuais não conseguem chegar até lá.
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    Então, inspirado por isso nós querermos construir um robô
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    que possa escalar um ambiente de encosta estruturado.
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    Portanto, este é o CLIMBeR.
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    O que ele faz, ele tem três pernas. É provavelmente difícil de ver,
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    mas ele tem um guincho e um cabo no topo.
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    E ele tenta descobrir o melhor lugar para colocar seu pé.
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    E então quando ele descobre
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    ele calcula em tempo real a distribuição de força.
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    Quanta força ele precisa exercer sobre a superfície
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    para que ele não tropece e não escorregue.
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    Quando ele estabiliza ele levanta um pé,
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    e então com o guincho, ele pode escalar esse tipo de coisa.
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    Para aplicações de busca e salvamento também.
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    Há cinco anos atrás eu trabalhei no JPL da NASA
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    durante o verão como um especialista.
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    E eles já tinham um robô de seis patas chamado LEMUR.
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    Este é realmente baseado naquele. Este robô é chamado MARS,
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    Sistema Robôtico com Múltiplos-Apêndices. É um robô hexapode.
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    Nós desenvolvemos nosso planejador de passo adaptativo.
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    Nós temos na verdade uma carga muito interessante ali.
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    Os estudantes gostam de se divertir. E aqui vocês podem ver que ele está
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    andando sobre um terreno não estruturado.
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    Ele está tentando andar no terreno irregular,
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    área arenosa,
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    mas dependendo da umidade ou do tamanho dos grãos de areia
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    o modelo de afundamento do pé no solo se altera.
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    Então, ele tenta adaptar seu passo para cruzar com sucesso esse tipo de coisas.
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    E também, ele faz algumas coisas divertidas, como vocês podem imaginar.
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    Nós recebemos tantos visitantes em nosso laboratório.
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    Quando os visitantes chegam, o MARS anda até o computador,
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    e começa a digitar "Olá, meu nome é MARS."
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    Benvindo ao RoMeLa,
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    o Laboratório de Mecanismos Robóticos da Virginia Tech.
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    Este robô é um robô ameba.
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    Nós não temos tempo para entrar nos detalhes técnicos,
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    Eu vou apens mostrar a vocês algumas das experiências.
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    Este é um dos primeiros testes de viabilidade.
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    Nós armazenamos energia potencial na pele elástica para fazê-lo se mover.
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    Ou usamos cordas de tensão ativa para fazê-lo se mover
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    para frente e para trás. Ele é chamado de ChIMERA.
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    Nós também trabalhamos com alguns cientistas
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    e engenheiro da UPenn
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    para inventarem uma versão acionada quimicamente
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    deste robô ameba.
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    Nós fazemos algo com alguma coisa
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    e, como mágica, ele se move. A ameba.
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    Este robô é um projeto bem recente. É chamado RAPHaEL.
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    Mão Robôtica Movida a Ar com Ligamentos de Elástico.
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    Há várias mão robóticas muito legais por aí no mercado.
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    O problema é que elas são muito caras, dezenas de milhares de dólares.
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    Então, para aplicações protéticas elas provavelmente não são muito práticas,
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    pois não são acessíveis.
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    Nós queríamos atacar esse problema de uma direção diferente.
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    Ao invés de usar motores elétricos, atuadores eletromecânicos,
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    nós usamos ar comprimido.
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    Nós desenvolvemos esses novos atuadores para juntas.
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    Ele é compatível. Você pode realmente mudar a força,
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    simplesmente mudando a pressão do ar.
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    E ele pode de fato amassar uma lata vazia de refrigerante.
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    Ele pode pegar objetos muito delicados, como um ovo cru,
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    ou, neste caso, uma lâmpada.
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    A melhor parte, custou apenas $200 dólares para fazer o primeiro protótipo.
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    Este robô é na verdade uma família de robôs cobra
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    que nós chamamos de HyDRAS,
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    Serpentina Articulada Robótica com Hiper Graus de Liberdade.
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    Este é um robô que pode subir estruturas.
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    Este é um braço da HyDRAS.
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    É um braço robótico com 12 graus de liberdade.
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    Mas a parte mais legal é a interface com o usuário.
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    Aquele cabo ali, é uma fibra ótica.
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    E essa aluna, provavelmente está usando pela primeira vez,
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    mas ela pode articulá-lo de várias maneiras diferentes.
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    Assim, por exemplo no Iraque, sabe, na zona de guerra,
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    existem bombas ao largo das estradas. Hoje você envia esses
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    veículos controlados remotamente que são armados.
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    Isto toma muito tempo e é caro
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    treinar o operador para usar esse braço complexo.
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    Neste caso, é muito intuitivo.
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    A aluna, provavelmente está usando pela primeira vez, e executando uma tarefa muito complexa de manipulação,
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    pegando objetos e manipulando,
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    desse jeito, muito intuitivo.
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    Agora, este robó é atualmente a nossa estrela.
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    Nós temos um fã clube para o robot DARwin,
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    Robô Antropomórfico Dinâmico Com Inteligência.
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    Como vocês sabem, nós estamos muito interessados em
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    robôs humanóides, capazes de andar como humanos,
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    por isso decidimos construir um pequeno robô humanóide.
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    Isto foi em 2004, naquela época
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    isto era algo realmente revolucionário.
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    Isto foi tipo um estudo de viabilidade,
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    que tipo de motores nós deveríamos usar?
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    Isso é possível? Que tipo de controles deveríamos ter?
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    Então, este não possui nenhum sensor.
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    É um controle de circuito aberto.
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    Para vocês que provavelmente já sabem, se você não tem nenhum sensor
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    e existe algum distúrbio, vocês sabem o que acontece.
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    (Risos)
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    Baseado nesse sucesso, no ano seguinte
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    nós fizemos o projeto mecânico adequado
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    começando com a cinemática.
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    E assim, DARwin I nasceu em 2005.
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    Ele fica em pé. Ele anda, muito impressionante.
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    Entretanto, ainda, como vocês podem ver,
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    ele tem um cordão umbilical. Nós ainda estamos usando uma fonte de energia,
  • 9:08 - 9:10
    e computação externa.
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    Então, em 2006, agora é hora de se divertir de verdade.
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    Vamos dar-lhe inteligência. Damos todo poder computacional de que precisa,
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    um processador Pentium M de 1.5 gigahertz,
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    duas cameras Firewire, oito giroscópios, acelerômetros,
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    quatro sensores de torque no pé, baterias de lítio,
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    E agora DARwin II é completamente autônomo.
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    Ele não é controlado remotamente.
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    Não há amarrações. Ele olha ao redor, procura pela bola,
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    olha em volta, procura pela bola, e ele tenta jogar uma partida de futebol,
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    autonomamente, inteligência artificial.
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    Vamos ver como ele faz. Esta foi nossa primeira tentativa,
  • 9:42 - 9:47
    and... Video: Gol!
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    Existe uma competição chamada RoboCup.
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    Eu não sei quantos de vocês já ouviram sobre a RoboCup.
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    É uma competição internacional de futebol para robôs autônomos.
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    E o objetivo da RoboCup, o objetivo real é,
  • 10:01 - 10:03
    até o ano 2050
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    nós queremos ter robôs humanóides, autônomos em tamanho real
  • 10:06 - 10:10
    jogando futebol contra os campeões humanos da Copa do Mundo
  • 10:10 - 10:12
    e vencer.
  • 10:12 - 10:14
    É o objetivo de verdade. É bastante ambicioso,
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    mas nós acreditamos de verdade que podemos fazê-lo.
  • 10:16 - 10:19
    Esta é do ano passado na China,
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    Nós fomos o primeiro time dos Estados Unidos que se qualificaram
  • 10:21 - 10:23
    na competicão de robôs humanóides.
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    Esta é desse ano na Áustria.
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    Vocês vão ver a ação, três contra três,
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    completamente autônomos.
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    Lá vai. É isso aí!
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    Os robôs rastreiam e jogam,
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    times jogam entre si.
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    É muito impressionante. Na verdade, este é um evento de pesquisa
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    revestido por um evento competitivo bem emocionante.
  • 10:44 - 10:46
    O que vocês vêem aqui, isto é o lindo
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    troféu da Copa Louis Vuitton.
  • 10:48 - 10:50
    Este é o melhor humanóide,
  • 10:50 - 10:52
    e nós gostaríamos de trazer isto para os Estados Unidos pela primeira vez,
  • 10:52 - 10:54
    no próximo ano, portanto desejem-nos sorte.
  • 10:54 - 10:56
    Obrigado.
  • 10:56 - 10:59
    (Aplausos)
  • 10:59 - 11:01
    DARwin tem também vários outros talentos.
  • 11:01 - 11:04
    Ano passado ele conduziu a Orquestra Sinfônica de Roanoke
  • 11:04 - 11:07
    no concerto de feriado.
  • 11:07 - 11:10
    Este é o robô de próxima geração, DARwin IV,
  • 11:10 - 11:13
    mais inteligente, rápido, forte,
  • 11:13 - 11:15
    E ainda tentando mostrar suas habilidades.
  • 11:15 - 11:18
    "Eu sou macho, Eu sou forte."
  • 11:18 - 11:21
    Eu também posso fazer alguns movimentos do Jackie Chan
  • 11:21 - 11:24
    de arte marcial.
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    (Risos)
  • 11:26 - 11:28
    E ele sai caminhando. Este é DARwin IV,
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    de novo, vocês poderão vê-lo no lobby.
  • 11:30 - 11:32
    Nós realmente acreditamos que este vai ser o primeiro robô
  • 11:32 - 11:35
    corredor humanóide nos Estados Unidos. Portanto, fiquem ligados.
  • 11:35 - 11:38
    Certo, então eu mostrei a vocês alguns dos nossos robôs mais excitantes.
  • 11:38 - 11:41
    E qual é o segredo do nosso sucesso?
  • 11:41 - 11:43
    De onde nós tiramos essas idéias?
  • 11:43 - 11:45
    Como nós desenvolvemos esse tipo de idéias?
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    Nós temos um veículo totalmente autônomo
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    que pode dirigir em um ambiente urbano. Nós ganhamos meio milhão de dólares
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    no Desafio Urbano da DARPA.
  • 11:51 - 11:53
    Nós também temos o primeiro veículo
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    do mundo que pode ser dirigido por cegos.
  • 11:55 - 11:57
    Nós o chamamos de o desafio do motorista cego, muito empolgante,
  • 11:57 - 12:01
    e muito muitos outros projetos robóticos dos quais eu gostaria de falar.
  • 12:01 - 12:03
    Esses são os prêmios que ganhamos no outono de 2007,
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    em competições robóticas e coisas assim.
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    Bem, nós temos cinco segredos.
  • 12:08 - 12:10
    Primeiro é de onde tiramos inspiração,
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    onde conseguimos esta faísca de imaginação?
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    Esta é uma história real, minha história pessoal.
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    À noite quando vou para a cama, 3 ou 4 da madrugada,
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    eu deito, fecho meus olhos, e eu vejo essas linhas e círculos
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    e diferentes formas flutuando ao meu redor,
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    e elas se montam e elas formam esses mecanismos.
  • 12:25 - 12:27
    E então eu penso "Ah isso é legal."
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    Por isso, bem ao lado da minha cama eu deixo um caderno,
  • 12:29 - 12:32
    um diário, com uma caneta especial que tem um luz nela, um LED,
  • 12:32 - 12:34
    porque eu não quero ligar a luz e acordar minha esposa.
  • 12:34 - 12:36
    Então, eu vejo isso, escrevo tudo, desenho coisas,
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    e vou para a cama.
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    Todo dia de manhã,
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    a primeira coisa que faço antes da minha primeira xícara de café,
  • 12:42 - 12:44
    antes de escovar meus dentes, eu abro o meu caderno.
  • 12:44 - 12:46
    Muitas vezes ele está vazio,
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    algumas vezes eu tenho algo lá que as vezes é lixo,
  • 12:48 - 12:51
    mas a maioria das vezes eu nem consigo ler minha caligrafia.
  • 12:51 - 12:54
    E então, 4 da madrugada, o que vocês esperavam, certo?
  • 12:54 - 12:56
    Então, eu preciso decifrar o que eu escrevi.
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    Mas as vezes eu vejo esta idéia engenhosa ali,
  • 12:59 - 13:01
    e eu tenho esse momento eureka.
  • 13:01 - 13:03
    Eu corro direto para meu escritório, sento no meu computador,
  • 13:03 - 13:05
    e digito as idéias, eu faço esboços,
  • 13:05 - 13:08
    e mantenho um banco de dados de idéias.
  • 13:08 - 13:10
    Então, quando nós temos esses chamados por propostas
  • 13:10 - 13:12
    eu tento encontrar uma associação entre as minhas
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    idéias potenciais
  • 13:14 - 13:16
    e o problema, se existe uma associação nós escrevemos uma proposta de pesquisa,
  • 13:16 - 13:20
    conseguimos fundos para a pesquisa e é assim que iniciamos nossos programas de pesquisa.
  • 13:20 - 13:23
    Mas apenas uma faísca de imaginação não é suficiente.
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    Como nós desenvolvemos essas idéias?
  • 13:25 - 13:28
    No nosso laboratório RoMeLa, o Laboratório de Mecanismos Robóticos,
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    nós temos sessões fantásticas de brainstorming.
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    Nós nos reunimos e discutimos sobre os problemas
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    e problemas sociais e falamos sobre eles.
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    Mas antes de começar nós definimos essa regra de ouro.
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    A regra é:
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    Ninguém pode criticar a idéia de ninguém.
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    Ninguém critica qualquer opinião.
  • 13:45 - 13:47
    Isto é importante, porque muitas vezes, os alunos, eles temem
  • 13:47 - 13:50
    ou eles não se sentem à vontade com o que os outros podem pensar
  • 13:50 - 13:52
    sobre suas opiniões e pensamentos.
  • 13:52 - 13:54
    Então, uma vez que você estabeleça isso, é incrível
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    como os alunos se abrem.
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    Eles têm essas idéias malucas, legais, loucas, brilhantes,
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    a sala inteira é eletrificada com energia criativa.
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    E é assim que desenvolvemos nossa idéias.
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    Bem, nós estamos ficando sem tempo, uma outra coisa que gostaria de falar é
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    sabe, apenas uma fagulha de idéia e desenvolvimento ainda não é suficiente.
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    Houve um grande momento no TED,
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    eu acho que foi o Sir Ken Robinson, não foi?
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    Ele deu uma palestra sobre como a educação
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    e as escolas matam a criatividade.
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    Bem, na verdade há dois lados nesta história.
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    Há um limite para o que se pode fazer
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    apenas com idéias engenhosas
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    e criatividade e boa intuição de engenharia.
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    Se você quer ir além de ficar fuçando,
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    se você quer ir além de um hobby de robótica
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    e realmente atacar os grandes desafios da robótica
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    através de pesquisa rigorosa
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    nós precisamos de mais. É aí que as escolas entram.
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    O Batman, lutando contra os bandidos,
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    ele tem esse cinto de utilidades, ele tem o seu gacho,
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    tem vários tipos diferentes de apetrechos.
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    Para nós roboticistas, engenheiros e cientistas,
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    essas ferramentas, são os cursos e matérias que você aprende na sala de aula.
  • 14:58 - 15:00
    Matemática, equações diferenciais.
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    Eu tenho algebra linear, ciências, física,
  • 15:02 - 15:05
    mesmo hoje em dia, química e biologia, como vocês viram.
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    Essas são todas as ferramentas que precisamos.
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    Assim, quanto mais ferramentas tiver, para o Batman
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    mais efetivo ele será no combate aos bandidos,
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    para nós, mais ferramentas para atacar esse tipo de grandes problemas.
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    Assim, educação é muito importante.
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    Ainda, não é sobre isso,
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    somente isso, você também tem que trabalhar muito muito duro.
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    Então, eu sempre digo a meus alunos
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    trabalhe de forma inteligente e depois trabalhe duro.
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    Essa foto aqui atrás é às 3 da madrugada.
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    Eu garanto que se você vier ao nosso laboratório as 3, 4 da madrugada
  • 15:31 - 15:33
    nós temos alunos trabalhando lá,
  • 15:33 - 15:36
    não porque eu digo para eles virem mas porque nós estamos nos divertindo muito.
  • 15:36 - 15:38
    O que leva ao último tópico.
  • 15:38 - 15:40
    Não esqueça de se divertir.
  • 15:40 - 15:43
    Este é o real segredo do nosso sucesso. Nós estamos nos divertindo muito.
  • 15:43 - 15:46
    Eu acredito de verdade que a mais alta produtividade é conseguida quando você está se divertindo.
  • 15:46 - 15:48
    E é isso que estamos fazendo.
  • 15:48 - 15:50
    É isso aí. Muito obrigado.
  • 15:50 - 15:55
    (Aplausos)
Title:
Minhas sete espécies de robô - e como os criamos
Speaker:
Dennis Hong
Description:

No TEDxNASA, Dennis Hong apresenta sete robôs todo-terreno e vencedores de prêmios -- como o humanóide, jogador de futebol DARwin e o alpinista CLIMBeR -- todos construídos por seu time no RoMeLa, Virginia Tech. Assista até o final para ouvir os cinco segredos criativos para o incrível sucesso técnico de seu laboratório.

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Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TEDTalks
Duration:
15:57
Gustavo Rocha edited Portuguese, Brazilian subtitles for My seven species of robot -- and how we created them
Luis Glehn added a translation

Portuguese, Brazilian subtitles

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