1
00:00:00,704 --> 00:00:04,399
我的學生們和我致力於建造
微型的機器人，

2
00:00:04,399 --> 00:00:08,426
你們可以將其想像為
機器人版本的一種你們都很熟悉的生物，

3
00:00:08,426 --> 00:00:10,576
螞蟻。

4
00:00:10,576 --> 00:00:12,776
我們都知道，
螞蟻和其它這般大小昆蟲

5
00:00:12,776 --> 00:00:15,012
能夠做到一些令人十分驚奇的事情

6
00:00:15,012 --> 00:00:18,267
比如，我們都見識過一群螞蟻
或者類似的昆蟲

7
00:00:18,267 --> 00:00:22,587
在野餐時搬走你的薯片。

8
00:00:22,587 --> 00:00:26,090
但是設計這些螞蟻機器人的
真正難處在哪裡呢？

9
00:00:26,090 --> 00:00:29,861
首先，我們如何能夠讓螞蟻大小的機器人

10
00:00:29,861 --> 00:00:32,609
獲得螞蟻所擁有的能力呢？

11
00:00:32,609 --> 00:00:35,753
我們首先需要弄清楚
如何讓這麼小型的機器人動起來。

12
00:00:35,753 --> 00:00:38,223
我們需要諸如腿的機械裝置
以及高效的馬達

13
00:00:38,223 --> 00:00:40,072
來支持機器人的移動，

14
00:00:40,072 --> 00:00:42,723
我們還需要感應器，
電源和操控系統

15
00:00:42,723 --> 00:00:46,665
來集中所有零部件到
一個半智能的螞蟻機器人中。

16
00:00:46,665 --> 00:00:49,071
最後，為了讓這些零部件真正運作起來，

17
00:00:49,071 --> 00:00:51,180
我們希望能有大批量
這樣的機器人一起協作，

18
00:00:51,180 --> 00:00:53,489
來完成更偉大的任務。

19
00:00:53,489 --> 00:00:55,970
所以，我將從移動性開始講起。

20
00:00:55,970 --> 00:00:58,871
昆蟲擁有令人驚奇的移動能力。

21
00:00:58,871 --> 00:01:00,479
這段影片來自加州大學伯克萊分校，

22
00:01:00,479 --> 00:01:03,502
展現了一隻蟑螂爬過
一段相當複雜的路段，

23
00:01:03,502 --> 00:01:05,205
卻沒有跌倒，

24
00:01:05,205 --> 00:01:06,791
而牠能做到這一點是因為

25
00:01:06,791 --> 00:01:09,787
牠的腿由剛性材料組合而成，

26
00:01:09,787 --> 00:01:13,205
也就是我們傳統用於
製造機器人和軟物質的材料。

27
00:01:14,424 --> 00:01:18,371
而體型很小時，
跳躍則是另一種十分有趣的移動方式。

28
00:01:18,371 --> 00:01:22,320
比如說，這些昆蟲在彈簧中儲存能量
然後快速地釋放出來

29
00:01:22,320 --> 00:01:26,281
以獲得牠們跳出水面所需要的高能量。

30
00:01:26,281 --> 00:01:29,523
因此，我的實驗室
所做出的最大的貢獻之一，

31
00:01:29,523 --> 00:01:32,123
就是將剛性材料和軟物質

32
00:01:32,123 --> 00:01:34,507
在非常小的的機械裝置中結合。

33
00:01:34,507 --> 00:01:37,532
這個跳躍機械裝置的一面
大約是四毫米長，

34
00:01:37,532 --> 00:01:39,110
非常微小。

35
00:01:39,110 --> 00:01:43,208
此處使用的硬材料是矽，
軟材料則是矽膠。

36
00:01:43,208 --> 00:01:45,953
這背後基本的想法就是
我們要壓縮這一塊

37
00:01:45,953 --> 00:01:48,654
然後在彈簧中儲存能量再釋放，
讓它跳躍起來。

38
00:01:48,654 --> 00:01:52,037
所以現在這塊板上沒有馬達和電源。

39
00:01:52,037 --> 00:01:54,800
而這一裝置的實現原理
在我的實驗室中被稱為

40
00:01:54,800 --> 00:01:57,622
“拿著鑷子的研究生”
（笑）

41
00:01:57,622 --> 00:01:59,306
所以，你將在下一條影片中看到的

42
00:01:59,306 --> 00:02:02,333
是這個跳躍能力很出色的小傢伙。

43
00:02:02,333 --> 00:02:05,947
這位是艾倫，那個拿著鑷子的研究生，

44
00:02:05,947 --> 00:02:08,630
而你將看到的是這個四毫米長的機械裝置

45
00:02:08,630 --> 00:02:10,871
跳躍到幾乎40釐米的高度。

46
00:02:10,871 --> 00:02:13,355
大約是它自己長度的100倍。

47
00:02:13,355 --> 00:02:15,221
而且它倖存了下來，在桌面上彈跳著，

48
00:02:15,221 --> 00:02:17,747
十分強大，並且存活得很好，

49
00:02:17,747 --> 00:02:19,243
直到我們找不到它的时候，

50
00:02:19,243 --> 00:02:21,361
因為它實在太小了。

51
00:02:21,361 --> 00:02:23,970
不過我們最終還是想要
在這個裝置中加上馬達，

52
00:02:23,970 --> 00:02:27,086
而我們的實驗室裡也有學生
正在研究毫米尺寸的馬達

53
00:02:27,086 --> 00:02:30,686
以最終將它裝到
小型的自動機器人身上

54
00:02:30,686 --> 00:02:34,267
但是為了觀察如此微小的裝置的
機動性和移動能力，

55
00:02:34,267 --> 00:02:36,241
我們“作弊”並使用了磁鐵。

56
00:02:36,241 --> 00:02:39,317
這條影片展現了最终將會成為
微型機器人的腿的那一部份，

57
00:02:39,317 --> 00:02:41,334
而你可以看到矽膠製成的接合點

58
00:02:41,334 --> 00:02:45,213
以及一塊被外在磁場控制而
四处移動的嵌入式磁鐵。

59
00:02:46,346 --> 00:02:48,949
這就引向了我之前
為大家展示的那個機器人。

60
00:02:49,959 --> 00:02:53,110
真正有趣的是，這個機器人
能帮助我們弄清楚

61
00:02:53,110 --> 00:02:55,117
這樣規模的昆蟲是如何移動的。

62
00:02:55,117 --> 00:02:57,392
我們有一個很棒的模型來理解
所有大小事物的移動方式，

63
00:02:57,392 --> 00:02:59,394
小到一隻蟑螂，大到一隻大象。

64
00:02:59,394 --> 00:03:02,228
跑步時，我們都以這種彈跳的方式移動。

65
00:03:02,228 --> 00:03:06,513
但是當我的體型十分微小時，
我雙腳和地面之間的力量

66
00:03:06,513 --> 00:03:09,288
會大大影響我的移動，
遠大於影響我的質量，

67
00:03:09,288 --> 00:03:11,642
從而就造成了彈跳模式。

68
00:03:11,642 --> 00:03:13,317
這個小傢伙還沒能完全正常運作

69
00:03:13,317 --> 00:03:16,392
但是我們還有稍大些
能夠四處奔跑的版本。

70
00:03:16,392 --> 00:03:20,277
這大約是一立方釐米，
每一邊都為一釐米，非常微小，

71
00:03:20,277 --> 00:03:23,179
而我們讓它能夠以
每秒十個身長的速度奔跑，

72
00:03:23,179 --> 00:03:24,565
也就是每秒10釐米的速度。

73
00:03:24,565 --> 00:03:26,598
對於這麼小的傢伙來說是非常快了，

74
00:03:26,598 --> 00:03:28,960
而這還僅僅侷限於我們的測試設置。

75
00:03:28,960 --> 00:03:31,607
但現在這能讓你了解
它是如何運作的了。

76
00:03:32,027 --> 00:03:35,781
我們也可以製作它的3D打印模型，
可以跨越障礙物的模型，

77
00:03:35,781 --> 00:03:39,280
十分像你們之前看到過的蟑螂。

78
00:03:39,280 --> 00:03:42,166
但是最終我們希望能
把所有部件都安置到機器人身上。

79
00:03:42,166 --> 00:03:45,859
我們想讓感應、電源、
操控和驅動一同實現，

80
00:03:45,859 --> 00:03:48,765
並且不是所有部件都需要是仿生的。

81
00:03:48,765 --> 00:03:51,900
而這個機器人差不多是指針大小。

82
00:03:51,900 --> 00:03:55,849
在這種情況下，
我們並沒有用磁鐵或肌肉，

83
00:03:55,849 --> 00:03:58,274
而是火箭裝置來使它移動。

84
00:03:58,274 --> 00:04:00,940
這是一片微加工的含能材料，

85
00:04:00,940 --> 00:04:03,539
而我們能製造它的微觀像素，

86
00:04:03,539 --> 00:04:07,326
然後將一塊像素放到這個機器人的腹部，

87
00:04:07,326 --> 00:04:11,722
當這個機器人感應到
光源增加時，就會跳躍。

88
00:04:12,645 --> 00:04:14,618
下一條短片是我的最愛。

89
00:04:14,618 --> 00:04:17,658
你能看到這隻300毫克的機器人

90
00:04:17,658 --> 00:04:20,064
在空中跳躍到大概8釐米高。

91
00:04:20,064 --> 00:04:22,974
但它只有4＊4＊7立方毫米的體積。

92
00:04:22,974 --> 00:04:26,680
在短片的開頭，能看到當能量被釋放時，
有一道大閃光，

93
00:04:26,680 --> 00:04:28,530
而機器人就在空中翻跟鬥

94
00:04:28,530 --> 00:04:30,139
所以此時就有一大道閃光，

95
00:04:30,139 --> 00:04:33,336
然後你就可以看到
機器人在空中翻跟鬥。

96
00:04:33,336 --> 00:04:36,368
而這個機器人的身上
沒有栓繩或連接電線，

97
00:04:36,368 --> 00:04:38,239
所有的部件都安裝到位了，

98
00:04:38,239 --> 00:04:40,760
當旁邊的一個學生打開了桌面檯燈時，

99
00:04:40,760 --> 00:04:43,243
機器人就會受到感應，跳躍起來。

100
00:04:43,243 --> 00:04:46,897
因此我想你能想像到我們用這樣尺寸的，
會跑、會怕、會跳、會滾的機器人，

101
00:04:46,897 --> 00:04:51,604
所能做到的很多很酷的事情。

102
00:04:51,604 --> 00:04:55,394
想像一下一場自然災害，
如地震發生之後，產生的諸多碎石。

103
00:04:55,394 --> 00:04:57,953
想像一下這些微型機器人穿越過碎石

104
00:04:57,953 --> 00:05:00,171
來尋找倖存者。

105
00:05:00,171 --> 00:05:03,127
或想像一下許多微型機器人跑過一座橋，

106
00:05:03,127 --> 00:05:05,286
檢閱橋的質量，保證它的安全性，

107
00:05:05,286 --> 00:05:07,855
因而不至於造成發生在2007年，

108
00:05:07,855 --> 00:05:11,454
明尼阿波利斯市的橋體坍塌事件。

109
00:05:11,454 --> 00:05:15,675
或者就想像一下當這樣的機器人
游過你的血液時的樣子。

110
00:05:15,675 --> 00:05:17,851
是吧？正如艾薩克·阿西莫夫在
《神奇的旅程》中所描述的一樣。

111
00:05:17,851 --> 00:05:22,206
然後醫生們從一開始就不需要開腹，
也能進行手術了。

112
00:05:22,206 --> 00:05:24,936
又或許我們能夠讓
微型機器人像白蟻一般工作，

113
00:05:24,936 --> 00:05:28,433
從而徹底改變我們建造事物的方式，

114
00:05:28,433 --> 00:05:30,918
而他們能夠在非洲和澳洲，

115
00:05:30,918 --> 00:05:33,984
為其他白蟻建造難以置信的，

116
00:05:33,984 --> 00:05:37,340
高效率通風的八米高的土堆。

117
00:05:37,340 --> 00:05:40,117
所以我認為我已經向各位
展示了利用這些微型機器人，

118
00:05:40,117 --> 00:05:42,154
所能實現的許多可能性。

119
00:05:42,154 --> 00:05:46,561
而迄今為止我們也取得了一些進步，
但仍有很長的路要走，

120
00:05:46,561 --> 00:05:49,419
希望你們當中也有人能夠為此做出貢獻。

121
00:05:49,419 --> 00:05:51,187
非常感謝。

122
00:05:51,187 --> 00:05:53,391
（掌聲）