Hvorfor jeg bygger robotter på størrelse med et riskorn

Ved at studere insekters bevægelser og kroppe som hos myrerne, Sarah Bergbreiter og hendes team bygger utroligt robuste, super små, mekaniske udgaver af kryb ... og så tilføjer de raketter. Se deres forbløffende udvikling i mikro-robotter, og høre om tre måder, vi kan bruge disse små hjælpere i fremtiden.

Mine studenter og jeg arbejder
på meget små robotter.

Du kan du tænke på disse
som robot versioner

af noget, som alle
kender: en myre.

Vi ved alle at myrer
og andre insekter i på deres størrelse

kan gøre nogle ret utrolige ting.

Vi har alle set en gruppe af myrer,
eller noget tilsvarende,

bærende på din kartoffel chip
på en picnic, f.eks.

Men hvad er de reelle udfordringer
bygge disse myrer?

Altså, først og fremmest, hvordan får vi
en myres evner

i en robot på samme størrelse?

først skal vi finde ud af
hvordan man får dem til a bevæge sig

når der er så små.

Vi har brug for mekanismer som ben
og effektive motorer

for at få bevægelse,

og vi har brug sensorerne,
kraft og kontrol

for at samle det
i en semi-intelligent myrerobot.

Og endelig, at
få disse ting til rigtig at virke,

vi ønsker en masse af dem til at arbejder sammen
for at gøre større ting.

Så jeg vil starte med mobilitet.

Insekter bevæger sig forbavsende godt.

Denne video er fra UC Berkeley.

Det viser en kakerlak bevæge
sig over et utroligt ujævnt terræn

uden at vælte,

og det er i stand til at gøre dette, fordi dens ben
er en kombination af stive materialer,

hvilket er, hvad vi traditionelt
bruge til at lave robotter,

og bløde materialer.

At hoppe er en anden virkelig interessant måde
at komme rundt, når du er meget lille.

Så disse insekter lagre energi i en fjeder
og frigøre den virkelig hurtigt

for at få den kraft de har brug for
at springe ud af vand, f.eks.

Så en af de store
bidrag fra min laboratorium

har været at kombinere
stive og bløde materialer

i meget, meget lille mekanik.

Så denne hoppe mekanisme
er omkring fire millimeter på en side,

så virkelig lille.

Den hårde materiale her er silicium,
og det bløde materiale er silikonegummi.

Og den grundlæggende idé er, at
vi kommer til at komprimere det,

lagre energi i fjedrene,
og derefter frigøre den til at springe.

Så der er ingen motorer
på dette lige nu, ingen energi.

Dette aktiveres med en metode
vi kalder

"graduate student with tweezers." (griner)

Så hvad vil du se i næste video

er denne fyr der hopper
forbavsende godt .

Så dette er Aron, "the graduate student
in question, with the tweezers"

og hvad du ser, er denne
fire-millimeter-store mekanisme

hoppe næsten 40 centimeter højt.

Det er næsten 100 gange sin egen længde.

Og den overlever, nedslaget på bordet,

den er utrolig robust, og overlever
ganske godt indtil vi mister det

fordi det er meget lille.

Ultimativt, ønsker vi dog
at tilføje motorer til at denne også,

og vi har studerende i laboratoriet der
arbejder på millimeter-store motorer

der kan integrere på
små, autonome robotter.

Men for at se på mobilitet og
bevægelse i denne størrelse,

vi snyder og bruge magneter.

Så dette viser, kommer til at blive en
del af et mikro-robot ben,

og du kan se de silikonegummiled

og der er en indlejret magnet
der bliver flyttet rundt

af et eksternt magnetisk felt.

Så dette fører til robotten
jeg viste jer tidligere.

Den virkelig interessante ting
denne robot kan hjælpe os med at finde ud af

er, hvordan insekter bevæger sig.

Vi har en rigtig god model
for, hvordan alt

fra en kakerlak op til en elefant bevæger sig.

Alle bevæge sig i denne
slags hoppende måde, når vi løber.

Men når jeg er virkelig lille,
kommer kræfterne mellem mine fødder og jorden

komme til at påvirke min bevægelse
meget mere end min masse,

hvilket er, hvad der forårsager
den hoppende bevægelse.

Så denne fyr virker ikke helt endnu,

men vi har lidt større udgaver
der løber rundt.

Så den er ca. en kubik centimeter,
en centimeter på en siden, så meget lille,

og vi har fået dette til at løbe
10 krops længder per sekund,

så 10 centimeter pr. sekund.

Det er temmelig hurtigt for en lille fyr,

og det er kun begrænset
af vores test setup.

Men dette giver dig en idé
omkring, hvordan det fungerer lige nu.

Vi kan også lave 3D-trykte udgaver
af denne, der kan klatre over forhindringer,

meget som den kakerlak
I har set tidligere.

Men i sidste ende ønsker vi at tilføje
alt på robotten.

Vi ønsker sanser, kraft, kontrol,
aktivering alt sammen,

og ikke alt
behøves at være bio-inspireret.

Så denne robottens
på størrelse med en Tic Tac.

Og i dette tilfælde, i stedet for magneter
eller muskler til at bevæge denne rundt,

vi bruger raketter.

Så dette er en mikro-fabrikerede
energirige materiale,

og vi kan skabe bittesmå pixels af dette,

og vi kan sætte en af disse pixels
på maven af denne robot,

og denne robot, kommer til at springe
når den registrerer en stigning i lys.

Så næste video er en af mine favoritter.

Så du har denne 300-milligram robot

hoppe omkring otte
centimeter op i luften.

Det er kun 4x4x7 millimeter i størrelse.

Og du vil se et stort lysglimt
i begyndelsen

når det energirige stof er aktiveret

og robotten flyver gennem luften.

Så der var det stor lysglimt,

og du kan se robotten
hoppe op gennem luften.

Der er ingen ledning tilsluttet til dette.

Alt er onboard,
og den sprang som respons

til den studerende bare drejede
bordlampe ved siden af.

Så jeg tror, du kan forestille dig
alle de seje ting, vi kunne gøre

med robotter, der kan køre og kravle
og hoppe og rulle i denne størrelse.

Forestil murbrokkerne, du får efter
en naturkatastrofe som et jordskælv.

Forestil disse små robotter
løber gennem disse murbrokker

for at lede efter overlevende.

Eller forestil dig en masse små robotter
løbe omkring en bro

for at inspicere den
og sørg for at den er sikkert

så du ikke får kollapse som denne,

der skete uden for
Minneapolis i 2007.

Eller bare forestille sig, hvad du kan gøre

hvis du havde robotter, der kunne
svømme gennem dit blod.

Ikke? "Fantastic Voyage", Isaac Asimov.

Eller de kunne operere dig uden skære dig op.

Eller vi kunne radikalt ændre
den måde, vi bygge ting

hvis vi har vores små robotter der
fungerer på samme måde, som termitter gøre,

og de bygger disse utrolige
otte meter høje bo,

effektivt godt ventileret
boligblokke for andre termitter

i Afrika og Australien.

Så jeg tror, jeg har givet jer
nogle af mulighederne

af, hvad vi kan gøre med disse små robotter.

Og vi har gjort visse fremskridt hidtil,
men der er stadig lang vej,

og forhåbentlig nogle af jer
kan bidrage til denne destination.

Mange tak.

(Bifald)