Искусственные мышцы для роботов будущего
-
0:01 - 0:05В 2015 году 25 команд со всего мира
-
0:05 - 0:07соревновались в создании
роботов для спасательных служб. -
0:08 - 0:09При этом роботы должны были уметь
-
0:10 - 0:11пользоваться электроприборами,
-
0:11 - 0:13работать на пересечённой местности
-
0:13 - 0:14и водить автомобиль.
-
0:15 - 0:17Всё это, конечно, впечатляет,
-
0:18 - 0:21но взгляните на тело
робота-победителя HUBO. -
0:22 - 0:24Вот HUBO пытается выйти из машины.
-
0:25 - 0:26И учтите,
-
0:26 - 0:28видео ускорено в три раза.
-
0:28 - 0:30(Смех)
-
0:33 - 0:36HUBO от корейской команды KAIST —
это сверхпередовой робот -
0:36 - 0:37с впечатляющими возможностями.
-
0:37 - 0:40Однако внешне он не сильно
отличается от роботов, -
0:40 - 0:42которых мы видели
несколько десятилетий назад. -
0:43 - 0:45Если посмотреть на конкурентов HUBO,
-
0:46 - 0:49их движения тоже выглядят
довольно искусственными. -
0:49 - 0:51Их тела — это сложные
механические конструкции, -
0:51 - 0:53собранные из жёстких материалов,
-
0:53 - 0:56вроде металла и обычных электродвигателей.
-
0:56 - 0:58При их создании явно не учитывали
-
0:58 - 1:01низкую стоимость, безопасность
-
1:01 - 1:04и способность работать
в постоянно меняющихся условиях. -
1:04 - 1:07Мы сильно продвинулись
в разработке мозга роботов, -
1:07 - 1:09но их тела всё ещё примитивны.
-
1:11 - 1:12Это моя дочь Надя.
-
1:13 - 1:14Ей всего пять лет,
-
1:14 - 1:17но она может выйти из машины
гораздо быстрее, чем HUBO. -
1:17 - 1:19(Смех)
-
1:19 - 1:21Также она может легко лазить по турникам,
-
1:21 - 1:24гораздо лучше любого
современного робота-андроида. -
1:24 - 1:26В отличие от HUBO,
-
1:26 - 1:29человеческое тело широко использует
потенциал мягких и гнущихся материалов, -
1:29 - 1:31как мышц и кожи.
-
1:31 - 1:34Нам нужно новое поколение
тел для роботов, -
1:34 - 1:36обладающих изящностью, эффективностью
-
1:36 - 1:40и природными мягкими материалами.
-
1:40 - 1:45Всё это и положило начало
новой области исследований — -
1:45 - 1:46мягкой робототехнике.
-
1:46 - 1:49Моя исследовательская группа
и наши партнёры по всему миру — -
1:49 - 1:53мы применяем мягкие компоненты,
подобные мышцам и коже, -
1:53 - 1:56для создания гибких и проворных роботов,
-
1:56 - 1:58приближающихся по своим способностям
-
1:58 - 2:01к организмам дикой природы.
-
2:02 - 2:06Я всегда находил особое
вдохновение в мышцах. -
2:06 - 2:08В наше время это не удивительно.
-
2:08 - 2:12Я ещё и австриец и понимаю,
что могу звучать, как Терминатор Арни. -
2:12 - 2:14(Смех)
-
2:15 - 2:18Мышцы — это настоящий шедевр эволюции.
-
2:18 - 2:20Они способны к регенерации
-
2:20 - 2:22и тесно взаимодействуют
с нервными рецепторами, -
2:22 - 2:25получая обратную связь
на движения и окружающую среду. -
2:25 - 2:29Они могут сокращаться с огромной
скоростью, как крылья колибри. -
2:29 - 2:32Они могут быть настолько сильными,
что перемещают тело слона. -
2:32 - 2:37И легко адаптируются, как необычайно
гибкие шупальца осьминога — -
2:37 - 2:41беспозвоночного, который способен целиком
пролезть через крошечное отверстие. -
2:41 - 2:45Приводы роботов функционально
подобны мышцам животных: -
2:45 - 2:47это главные части тела,
-
2:47 - 2:50которые инициируют движение
и взаимодействуют с окружением. -
2:51 - 2:53Так, если бы мы смогли
создать мягкие приводы, -
2:53 - 2:54или искусственные мышцы,
-
2:55 - 2:56которые подвижны, гибки
-
2:56 - 2:59и сравнимы с настоящими
в плане эффективности, -
2:59 - 3:01то мы бы смогли создать
практически любого робота -
3:01 - 3:02почти для любой цели.
-
3:03 - 3:06Неудивительно, что люди
десятилетиями пытаются -
3:06 - 3:09воспроизвести поразительные
способности мышц, -
3:09 - 3:11но это действительно трудно.
-
3:13 - 3:14Примерно лет 10 назад,
-
3:14 - 3:17будучи аспирантом в Австрии,
-
3:17 - 3:19я с коллегами обнаружил,
-
3:19 - 3:23пожалуй, одну из первых публикаций
об искусственных мышцах, -
3:23 - 3:25датированную 1880 годом.
-
3:25 - 3:28«Об изменении формы
и объёма диэлектрических тел -
3:28 - 3:30под воздействием электричества»,
-
3:30 - 3:33автор статьи — немецкий физик
Вильгельм Рентген. -
3:33 - 3:36Многие из вас знают его как
первооткрывателя рентгеновских лучей. -
3:37 - 3:39Следуя его инструкциям, мы взяли две иглы,
-
3:39 - 3:42подключили их к источнику
высокого напряжения -
3:42 - 3:44и поместили рядом с прозрачной
резиновой пластиной, -
3:44 - 3:46предварительно натянутой
на пластиковую раму. -
3:47 - 3:49Когда мы подали ток,
-
3:49 - 3:50резина деформировалась,
-
3:50 - 3:53и так же, как бицепс сгибает руку,
-
3:54 - 3:55резина согнула пластиковую раму.
-
3:56 - 3:57Это подобно магии.
-
3:57 - 3:59Иглы даже не касаются резиновой пластины.
-
4:00 - 4:02Применять такие иглы
не очень целесообразно -
4:02 - 4:04при управлении искусственными мышцами,
-
4:05 - 4:07но после этого удивительного
эксперимента я загорелся идеей. -
4:08 - 4:11Я хотел придумать новые способы
для создания искусственных мышц, -
4:11 - 4:13чтобы они отвечали реальным
задачам этого мира. -
4:14 - 4:17В последующие годы я работал
над различными технологиями, -
4:17 - 4:19весьма многообещающими,
-
4:19 - 4:22но всегда возникали
трудноразрешимые проблемы. -
4:23 - 4:24В 2015 году,
-
4:24 - 4:27открыв собственную лабораторию
при Университете Колорадо, -
4:27 - 4:29я захотел протестировать
совершенно новую идею. -
4:29 - 4:34Мне хотелось совместить высокую скорость
и эффективность электрических приводов -
4:34 - 4:37с гибкостью и подвижностью
мягких жидкостных приводов. -
4:37 - 4:39Поэтому я подумал,
-
4:39 - 4:42что, может, мне удастся найти новое
применение древним научным знаниям. -
4:42 - 4:44На этой диаграмме изображено
физическое явление, -
4:44 - 4:46известное как тензор напряжений Максвелла.
-
4:46 - 4:48Если взять две металлические пластины,
-
4:48 - 4:50поместить их в контейнер с маслом
-
4:50 - 4:52и подать напряжение,
-
4:52 - 4:56из-за тензора напряжений Максвелла
масло устремится вверх, между пластин. -
4:56 - 4:57Именно это вы здесь и видите.
-
4:57 - 4:58В общем, мы решили
-
4:58 - 5:02взять за основу это физическое
явление, чтобы двигать масло -
5:02 - 5:05внутри мягких, пластичных структур.
-
5:05 - 5:07И это сработало на удивление хорошо.
-
5:07 - 5:10Гораздо лучше, чем я предполагал.
-
5:10 - 5:12Вместе с выдающейся командой студентов
-
5:12 - 5:15мы положили этот принцип
в основу новой технологии — -
5:15 - 5:18разработки искусственных мышц HASEL.
-
5:18 - 5:21Мышцы HASEL достаточно мягкие,
способные поднять малину, -
5:21 - 5:22не раздавив ягоду.
-
5:25 - 5:28Они могут расслабляться
и сокращаться, как настоящие. -
5:30 - 5:32И делать это даже быстрее,
чем настоящие мышцы. -
5:33 - 5:36Их можно увеличить пропорционально
необходимой выходной силе. -
5:36 - 5:38Здесь они поднимают пятилитровую
канистру с водой. -
5:39 - 5:41Они могут управлять роботизированной рукой
-
5:41 - 5:43и даже считывать своё
положение в пространстве. -
5:45 - 5:48Мышцы HASEL способны
двигаться с большой точностью, -
5:49 - 5:52при этом они также могут двигаться плавно
-
5:52 - 5:55или рывкообразно, как, например,
при подкидывании мяча в воздух. -
5:57 - 5:59Погружённые в масло,
-
6:01 - 6:04искусственные мышцы HASEL
могут стать невидимыми. -
6:08 - 6:10Как же работают искусственные мышцы HASEL?
-
6:11 - 6:12Вы будете удивлены.
-
6:12 - 6:15Они сделаны из довольно
дешёвых и доступных материалов. -
6:15 - 6:18Вы даже можете воспроизвести
-
6:18 - 6:20основной принцип их работы у себя дома.
-
6:20 - 6:23Налейте оливковое масло
в пару герметичных пакетов. -
6:23 - 6:25Постарайтесь по возможности
избавиться от пузырей. -
6:26 - 6:29Затем поместите стеклянную пластину
на одной стороне пакета. -
6:29 - 6:31При надавливании сверху
пакет начнёт сжиматься. -
6:32 - 6:34Силу сжатия легко контролировать.
-
6:35 - 6:38С маленьким весом мы
увидим маленькое сжатие. -
6:38 - 6:41Со средним весом — среднее.
-
6:42 - 6:45С больши́м весом — большое.
-
6:45 - 6:50Только для HASEL мы заменим
силу нажатия руки или груза -
6:50 - 6:51электрической силой.
-
6:51 - 6:54HASEL означает «гидравлически усиленные
-
6:54 - 6:57самовосстанавливающиеся
электростатические приводы». -
6:57 - 7:00Здесь вы видите конфигурацию
приводов, известную как Peano-HASEL, — -
7:00 - 7:02лишь один из возможных дизайнов.
-
7:03 - 7:07По сути, необходимо взять гибкий полимер,
как герметичный пластиковый пакет. -
7:07 - 7:10наполнить его изоляционной жидкостью,
например оливковым маслом, -
7:10 - 7:11но вместо стеклянной пластины
-
7:11 - 7:14поместить с одной стороны
пакета электропроводник. -
7:15 - 7:18Чтобы создать что-то более
похожее на мышечные волокна, -
7:18 - 7:20можно соединить несколько пакетов вместе
-
7:20 - 7:22и прикрепить груз с одной стороны.
-
7:22 - 7:23Затем мы подаём напряжение.
-
7:24 - 7:27Теперь электрическое поле
начинает влиять на жидкость. -
7:27 - 7:29Оно вытесняет жидкость
-
7:29 - 7:31и приводит к сокращению мышцы.
-
7:33 - 7:35Здесь вы видите привод Peano-Hasel
-
7:35 - 7:39и как он расслабляется
и сокращается при подаче напряжения. -
7:39 - 7:40Если смотреть сбоку,
-
7:40 - 7:44вы увидите, что пакеты имеют
более цилиндрическую форму, -
7:44 - 7:46как обычные герметичные пакеты.
-
7:46 - 7:50Мы также можем поместить такие
мышечные волокна рядом друг с другом, -
7:50 - 7:52и они станут ещё более похожими на мышцы,
-
7:52 - 7:55сокращаясь и расслабляясь
в поперечном сечении. -
7:55 - 7:59На этом видео мышцы HASEL поднимают груз,
в двести раз превышающий собственный вес. -
8:01 - 8:03А здесь вы видите один из
последних дизайнов мышц HASEL -
8:03 - 8:06типа «квадратных пончиков»
и как они работают. -
8:06 - 8:10Они могут сокращаться необычно быстро,
достигая сверхчеловеческих скоростей. -
8:11 - 8:14Они настолько сильные,
что даже могут оторваться от земли. -
8:14 - 8:16(Смех)
-
8:17 - 8:20В целом мышцы HASEL могут
стать первой технологией, -
8:20 - 8:24которая обгонит настоящие
мышцы в плане производительности -
8:24 - 8:27и которая может быть воспроизведена
в промышленном масштабе. -
8:27 - 8:30Но это также молодая технология.
Мы только начали. -
8:30 - 8:33У нас много идей, как значительно повысить
производительность мышц HASEL, -
8:33 - 8:36как применить новые материалы
и улучшить дизайн, чтобы они могли -
8:36 - 8:41технологически превзойти биологические
мышцы и традиционные электродвигатели. -
8:42 - 8:46Перейдём к более сложным дизайнам
мышц HASEL для биоробототехники. -
8:46 - 8:47Здесь вы видите скорпиона из пластика,
-
8:47 - 8:49который умеет охотиться с помощью хвоста,
-
8:49 - 8:51в данном случае — за воздушным шариком.
-
8:51 - 8:52(Смех)
-
8:52 - 8:55Возвращаясь к изначальному
источнику вдохновения — -
8:55 - 8:57гибкости щупалец осьминога и хобота слона,
-
8:57 - 9:00мы теперь способны создавать
бесступенчатые мягкие приводы, -
9:00 - 9:03которые необычайно похожи на настоящие.
-
9:06 - 9:10Что меня особенно вдохновляет, так это
практическое применение мышц HASEL. -
9:11 - 9:13Они лягут в основу мягких
роботических механизмов, -
9:13 - 9:15которые способны улучшить качество жизни.
-
9:15 - 9:19Мягкая робототехника положит начало
новому поколению реалистичных протезов -
9:19 - 9:21для людей, прошедших ампутацию.
-
9:21 - 9:23Здесь вы видите, как пара мышц HASEL
-
9:23 - 9:26управляет пальцем-протезом.
-
9:28 - 9:31Может, однажды мы даже сможем присоединять
роботизированные механизмы к нашим телам. -
9:33 - 9:35На первый взгляд, это звучит пугающе.
-
9:37 - 9:39Но когда я думаю о своих
бабушке и дедушке -
9:39 - 9:42и о том, как они стали более
зависимыми от помощи извне -
9:42 - 9:45при выполнении повседневных
задач, вроде посещения туалета, -
9:46 - 9:48ведь они часто чувствуют себя обузой.
-
9:49 - 9:52С помощью мягкой робототехники
мы сможем улучшить и восстановить -
9:52 - 9:54подвижность и физическую ловкость,
-
9:54 - 9:57так что пожилые люди
смогут сохранять автономность -
9:57 - 9:59дольше в течение жизни.
-
9:59 - 10:02Может, мы назовём это
«робототехникой против старения» -
10:03 - 10:05или даже следующей ступенью
человеческой эволюции. -
10:07 - 10:10В отличие от классических жёстких роботов
-
10:10 - 10:15мягкие роботы будут безопасно работать
рядом с людьми и помогать нам дома. -
10:15 - 10:19Мягкая робототехника — ещё молодая
область исследований. Мы только начали. -
10:19 - 10:22Я надеюсь, что молодое поколение
с разными навыками и знаниями -
10:22 - 10:24присоединится к этому
захватывающему путешествию -
10:24 - 10:26и поможет сформировать
будущее робототехники, -
10:26 - 10:29внедрив новые концепции,
вдохновлённые природой. -
10:31 - 10:32При правильном подходе
-
10:32 - 10:34мы сможем улучшить качество жизни
-
10:34 - 10:35для всех нас.
-
10:35 - 10:37Спасибо.
-
10:37 - 10:38(Аплодисменты)
- Title:
- Искусственные мышцы для роботов будущего
- Speaker:
- Кристоф Кеплингер
- Description:
-
В то время как мозги роботов становятся всё совершеннее и совершеннее, их тела до сих пор неповоротливы и слабо управляемы. Инженер-механик Кристоф Кеплингер работает над созданием нового поколения мягких и ловких роботов, вдохновившись настоящим шедевром эволюции — мышцами. Посмотрите, как естественно его «искусственные мышцы» сокращаются и расслабляются, и делают это со сверхчеловеческой скоростью. Узнайте, как подобная технология позволит создавать протезы, которые будут сильнее и эффективнее человеческих конечностей.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 10:54
Retired user approved Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future | ||
Retired user edited Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future | ||
Retired user edited Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future | ||
Péter Pallós accepted Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future | ||
Péter Pallós commented on Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future | ||
Péter Pallós edited Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future | ||
Péter Pallós edited Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future | ||
Maria Soloveva edited Russian subtitles for The artificial muscles that will power robots of the future |
Péter Pallós
Переводчик не доступен для согласования правки