Защо правя роботи с големината на зрънце ориз

Чрез изучаване на движението и телата на насекоми като мравките, Сара Бергбрайтър и екипът ѝ създават невероятно здрави, супер мънички механични версии на пълзящите... и после добавят ракети. Вижте техния изумителен напредък в микро-роботиката и чуйте за трите начина, по които можем да използваме малките помощници в бъдеще.

Аз и студентите ми създаваме
много мънички роботи.

Можете да ги разглеждате
като автоматизирани версии

на нещо, което всички познавате
много добре – мравката.

Знаем, че мравките и
другите насекоми с такава големина

умеят невероятни неща.

Всички сме виждали как група мравки
или нещо подобно на група

отмъкват картофения ви чипс
от пикника, например.

Но какви са истинските предизвикателства
за проектирането на тези мравки?

Ами, първо, как да вкараме
способностите на една мравка

в робот със същата големина?

Най-напред трябва да измислим
как да ги задвижим,

след като са толкова малки.

Трябват ни механизми – крака
и ефикасни мотори,

за да осъществим движението

и сензори, мощност и контрол,

за да сглобим всичко в една
полу-разумна мравка-робот.

И накрая, за да бъдат нещата
наистина функционални,

искаме много от тях да работят заедно
и да решават по-големи задачи.

Ще започна с мобилността.

Насекомите се движат удивително добре.

Това видео е от UC Berkeley.

Показва хлебарка, която върви
по изключително неравен терен

без да се преобърне

и може да прави това, защото краката ѝ
са комбинация от твърди материи,

каквито обикновено използваме
за роботите

и меки материи.

Скачането е друг интересен начин
за придвижване, когато си много малък.

Тези насекоми съхраняват енергия
в скока и я освобождават наистина бързо,

за да получат силата, която им трябва,
за да изскочат от водата, например.

Един от големите приноси
на моята лаборатория

е комбинацията на
твърди и меки материали

при много, много малките механизми.

Този скачащ механизъм има страна
около четири милиметра,

наистина е миниатюрен.

Твърдият материал тук е силиций,
а мекият е силиконова гума.

Основната идея е
да компресираме това,

да съхраним енергия в скоковете
и после чрез нея да скачаме отново.

Все още няма мотори на борда,
няма мощност.

Движението е постигнато с метод,
който в лабораторията наричаме

"аспирант с пинсета"
(Смях)

В следващото видео ще видите

този тип да се справя удивително добре
със скоковете.

Това е Арън, въпросният
аспирант с пинсетите,

а виждате как
този четиримилиметров механизъм

скача почти на 40 см височина.

Това е около 100 пъти повече
от собствената му дължина.

И той оцелява, отскача от масата,

невероятно здрав е и разбира се,
оцелява, докато не го изгубим,

защото е много мъничък.

Все пак, накрая искаме
и на него да сложим мотори

и студентите в лабораторията работят
по едномилиметрови мотори,

които евентуално да се съвместят
с малки, автономни роботи.

Но в името на мобилността и за да започне
движение при такива размери,

ние се изхитряваме и използваме магнити.

Това, в края на краищата, ще бъде част
от крака на микро-робот,

виждате свръзките
от силиконова гума

и има вграден магнит,
който се движи

от външно магнитно поле.

Така стигаме до робота,
който ви показах по-рано.

Истински интересното, което
този робот ни помага да осъзнаем

е как насекомите се движат
при размерите, които имат.

Имаме много добър модел
за това как всичко –

от хлебарка до слон – се движи.

Всички леко отскачаме, докато тичаме.

Но когато съм много мъничък,
силите между краката ми и земята

ще повлияят много повече движението ми
от моята маса,

което пък е причината
за този подскоклив ход.

Този приятел още не работи съвсем,

но имаме малко по-големи версии,
които тичат наоколо.

Това е кубче със страна един сантиметър,
толкова миниатюрно,

а сме го накарали да минава около
10 телесни дължини в секунда,

т.е. 10 сантиметра в секунда.

Доста добра бързина за един мъник

и тя е ограничена само от
тестовите ни условия.

Това ви дава някаква представа
как работи той сега.

Можем също да направим 3D-печатни версии
на тази, които да изкачват препятствия

подобно на хлебарката,
която видяхте по-рано.

Но в края на краищата, искаме да
сложим всичко това на робот.

Искаме усет, мощ, контрол
и движение едновременно

и не е необходимо всичко
да идва от био-вдъхновение.

Този робот е голям почти
колкото Тик Так.

И в неговия случай, вместо магнити
или мускули за задвижване,

използваме ракети.

Това е произведен в микро-вариант
енергиен материал,

можем да го разделим
на миниатюрни частици,

да сложим една от тях
в коремчето на този робот

и тогава той ще скача,
когато регистрира повече светлина.

Следващото видео е едно от любимите ми.

Този 300-милиграмов робот

скача на около осем сантиметра
във въздуха.

Размерите му са само четири на
четири на седем.

Ще видите силен проблясък в началото,

когато енергетиката се включва

и роботът се мята във въздуха.

Ето го силният проблясък

и виждате роботът да скача във въздуха.

Нищо не го ограничава,
не е свързан с жици.

Всичко е в самия него
и той подскача, реагирайки на

студента, който току-що включи
настолна лампа наблизо.

Мисля, че си представяте всички
страхотни неща, които можем да направим

с роботи, които тичат, пълзят, скачат
и се търкалят при тези си размери.

Представете си отломките след едно
природно бедствие като земетресение.

Представете си как тези мънички роботи

кръстосват отломките,
за да търсят оцелели.

Или си представете множество малки роботи
да обхождат един мост,

за да го инспектират и
да се уверят, че е безопасен,

така че да не се случват пропадания,

като това край Минеаполис през 2007.

Или просто си представете
какво бихте направили,

ако имаше роботи, които могат
да плуват в кръвта ви.

Нали? "Фантастично пътешествие",
Айзък Азимов.

Преди всичко, те биха могли да оперират
без да трябва да ви режат.

Можем и коренно да променим
начина, по който строим,

ако мъничките ни роботи
работят като термитите

и строят онези невероятни купчини,
високи по осем метра,

добре вентилирани апартаменти
за други термити

в Африка и Австралия.

Мисля, че ви дадох
някои от възможностите

за това какво можем да правим
с тези малки роботи.

Дотук постигнахме някакъв напредък,
но остава още дълъг път

и се надявам, че някои от вас
могат да помогнат на тази кауза.

Много ви благодаря.

(Аплодисменти)