WEBVTT

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，

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，

00:00:08.426 --> 00:00:10.576
螞蟻。

00:00:10.576 --> 00:00:12.776
我們都知道，
螞蟻和其它這般大小昆蟲

00:00:12.776 --> 00:00:15.012
能夠做到一些令人十分驚奇的事情

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

00:00:18.267 --> 00:00:22.587
在野餐時搬走你的薯片。

NOTE Paragraph

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？

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

00:00:29.861 --> 00:00:32.609
獲得螞蟻所擁有的能力呢？

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。

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

00:00:38.223 --> 00:00:40.072
來支持機器人的移動，

00:00:40.072 --> 00:00:42.723
我們還需要感應器，
電源和操控系統

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。

00:00:46.665 --> 00:00:49.071
最後，為了讓這些零部件真正運作起來，

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，

00:00:51.180 --> 00:00:53.489
來完成更偉大的任務。

NOTE Paragraph

00:00:53.489 --> 00:00:55.970
所以，我將從移動性開始講起。

00:00:55.970 --> 00:00:58.871
昆蟲擁有令人驚奇的移動能力。

00:00:58.871 --> 00:01:00.479
這段影片來自加州大學伯克萊分校，

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，

00:01:03.502 --> 00:01:05.205
卻沒有跌倒，

00:01:05.205 --> 00:01:06.791
而牠能做到這一點是因為

00:01:06.791 --> 00:01:09.787
牠的腿由剛性材料組合而成，

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。

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。

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

00:01:22.320 --> 00:01:26.281
以獲得牠們跳出水面所需要的高能量。

NOTE Paragraph

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，

00:01:29.523 --> 00:01:32.123
就是將剛性材料和軟物質

00:01:32.123 --> 00:01:34.507
在非常小的的機械裝置中結合。

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，

00:01:37.532 --> 00:01:39.110
非常微小。

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。

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

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。

00:01:48.654 --> 00:01:52.037
所以現在這塊板上沒有馬達和電源。

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

00:01:54.800 --> 00:01:57.622
“拿著鑷子的研究生”
（笑）

00:01:57.622 --> 00:01:59.306
所以，你將在下一條影片中看到的

00:01:59.306 --> 00:02:02.333
是這個跳躍能力很出色的小傢伙。

00:02:02.333 --> 00:02:05.947
這位是艾倫，那個拿著鑷子的研究生，

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

00:02:08.630 --> 00:02:10.871
跳躍到幾乎40釐米的高度。

00:02:10.871 --> 00:02:13.355
大約是它自己長度的100倍。

00:02:13.355 --> 00:02:15.221
而且它倖存了下來，在桌面上彈跳著，

00:02:15.221 --> 00:02:17.747
十分強大，並且存活得很好，

00:02:17.747 --> 00:02:19.243
直到我們找不到它的时候，

00:02:19.243 --> 00:02:21.361
因為它實在太小了。

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，

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

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

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，

00:02:34.267 --> 00:02:36.241
我們“作弊”並使用了磁鐵。

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，

00:02:39.317 --> 00:02:41.334
而你可以看到矽膠製成的接合點

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。

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。

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

00:02:53.110 --> 00:02:55.117
這樣規模的昆蟲是如何移動的。

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，

00:02:57.392 --> 00:02:59.394
小到一隻蟑螂，大到一隻大象。

00:02:59.394 --> 00:03:02.228
跑步時，我們都以這種彈跳的方式移動。

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

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，

00:03:09.288 --> 00:03:11.642
從而就造成了彈跳模式。

00:03:11.642 --> 00:03:13.317
這個小傢伙還沒能完全正常運作

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。

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，

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，

00:03:23.179 --> 00:03:24.565
也就是每秒10釐米的速度。

00:03:24.565 --> 00:03:26.598
對於這麼小的傢伙來說是非常快了，

00:03:26.598 --> 00:03:28.960
而這還僅僅侷限於我們的測試設置。

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。

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，

00:03:35.781 --> 00:03:39.280
十分像你們之前看到過的蟑螂。

NOTE Paragraph

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。

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，

00:03:45.859 --> 00:03:48.765
並且不是所有部件都需要是仿生的。

00:03:48.765 --> 00:03:51.900
而這個機器人差不多是指針大小。

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，

00:03:55.849 --> 00:03:58.274
而是火箭裝置來使它移動。

00:03:58.274 --> 00:04:00.940
這是一片微加工的含能材料，

00:04:00.940 --> 00:04:03.539
而我們能製造它的微觀像素，

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，

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。

NOTE Paragraph

00:04:12.645 --> 00:04:14.618
下一條短片是我的最愛。

00:04:14.618 --> 00:04:17.658
你能看到這隻300毫克的機器人

00:04:17.658 --> 00:04:20.064
在空中跳躍到大概8釐米高。

00:04:20.064 --> 00:04:22.974
但它只有4＊4＊7立方毫米的體積。

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，

00:04:26.680 --> 00:04:28.530
而機器人就在空中翻跟鬥

00:04:28.530 --> 00:04:30.139
所以此時就有一大道閃光，

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。

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，

00:04:36.368 --> 00:04:38.239
所有的部件都安裝到位了，

00:04:38.239 --> 00:04:40.760
當旁邊的一個學生打開了桌面檯燈時，

00:04:40.760 --> 00:04:43.243
機器人就會受到感應，跳躍起來。

NOTE Paragraph

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，

00:04:46.897 --> 00:04:51.604
所能做到的很多很酷的事情。

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。

00:04:55.394 --> 00:04:57.953
想像一下這些微型機器人穿越過碎石

00:04:57.953 --> 00:05:00.171
來尋找倖存者。

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，

00:05:03.127 --> 00:05:05.286
檢閱橋的質量，保證它的安全性，

00:05:05.286 --> 00:05:07.855
因而不至於造成發生在2007年，

00:05:07.855 --> 00:05:11.454
明尼阿波利斯市的橋體坍塌事件。

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。

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。

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。

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，

00:05:24.936 --> 00:05:28.433
從而徹底改變我們建造事物的方式，

00:05:28.433 --> 00:05:30.918
而他們能夠在非洲和澳洲，

00:05:30.918 --> 00:05:33.984
為其他白蟻建造難以置信的，

00:05:33.984 --> 00:05:37.340
高效率通風的八米高的土堆。

NOTE Paragraph

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，

00:05:40.117 --> 00:05:42.154
所能實現的許多可能性。

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，

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。

NOTE Paragraph

00:05:49.419 --> 00:05:51.187
非常感謝。

NOTE Paragraph

00:05:51.187 --> 00:05:53.391
（掌聲）