Zašto izrađujem robote veličine zrna riže?

Proučavajući kretanje i tijela insekata poput mrava, Sarah Bergbreiter i njen tim grade nevjerojatno otporne, super malene, mehaničke verzije kukaca ... i onda dodaju rakete. Pogledajte njihove zapanjujuće razvoje u mikro-robotici, i poslušajte o tri načina kako možemo koristiti ove male pomagače u budućnosti.

Moji studenti i ja radimo
na jako malim robotima.

Sada, možete gledati na njih
kao robotske verzije

nečega što vam je vrlo poznato: mrav.

Svi znamo da mravi i drugi insekti
ove veličine

mogu učiniti neke poprilično
nevjerojatne stvari.

Svi smo vidjeli grupu mrava,
ili neku verziju toga,

kako odnose komad čipsa
na pikniku, na primjer.

Ali što su pravi izazovi u
izradi ovakvih mrava?

Prvo, kako sposobnosti jednog mrava

ubaciti u robota iste veličine?

Pa, prvo moramo utvrditi kako ih pokretati

kada su tako mali.

Trebamo mehanizme poput nogu,
i učinkovite motore

kako bismo podržali to kretanje,

i trebamo senzore,
napajanje i kontrolu

kako bismo sve povezali
u poluinteligentnog mrava robota.

I konačno, kako bi te stvari
postale upotrebljive,

želimo ih imati puno kako bi
činile veće stvari.

Počet ću s pokretljivošću.

Insekti se kreću začuđujuće dobro.

Ovo je video sa sveučilišta Berkeley.

Prikazuje žohara koji se kreće
preko nevjerojatno teškog terena

bez da se prevrne,

i to može učiniti jer su njegove noge
kombinacija krutih materijala,

koje tradicionalno koristimo
za izradu robota,

i mekih materijala.

Skakanje je još jedan zanimljiv način
kretanja kada si malen.

Ovi insekti spremaju energiju u oprugu
i otpuštaju je vrlo brzo

kako bi dobili veliku snagu
da iskoče iz vode, na primjer.

Jedan od velikih doprinosa
iz mog laboratorija

je bilo kombiniranje
krutih i mekih materijala

u vrlo, vrlo male mehanizme.

Ovaj mehanizam za skakanje
je 4 milimetra velik,

dakle vrlo malen.

Tvrdi materijal ovdje je silikon,
a meki je silikonska guma.

I osnovna ideja je da ćemo
ovo komprimirati,

pohraniti energiju u opruge,
i onda ju otpustiti kako bi skočio.

Nema motora u ovom trenutku,
nema snage.

Ovo potičemo s metodom
koju u mom labosu zovemo

"diplomac sa pincetom."
(Smijeh)

Ono što ćete vidjeti u sljedećm videu

jest kako ovaj mali
iznimno dobro skače.

Ovo je Aaron, spomenuti diplomac,
sa pincetom,

i ono što vidite je ovaj mehanizam
od 4 milimetra

kako skače gotovo 40 centimetara.

To je gotovo stotinu puta njegova dužina.

I preživi, odskakuje od stola,

iznimno je otporan, i naravno
preživljava vrlo dobro dok ga ne izgubimo

jer je vrlo malen.

U konačnici, ipak, želimo dodati
i motore ovome,

i imamo studente u labosu
koji rade na motorima veličine milimetra

kako bi se s vremenom integrirali
na malene, autonomne robote.

Ali da bismo vidjeli mobilnost i kretanje
u ovoj veličini u početku,

varamo i koristimo magnete.

Ovo pokazuje što će s vremenom biti dio
mikro-robotske noge,

i možete vidjeti
silikonske gumene zglobove

i tu je ugrađeni magnet
koji se pomiče uokolo

uz pomoć magnetskog polja.

Tako da ovo vodi do robota
kojeg sam vam pokazala ranije.

Stvarno zanimljiva stvar je
da nam taj robot može pomoći shvatiti

kako se insekti kreću na ovoj veličini.

Imamo dobar model kako se kreće sve

od žohara do slona.

Svi se krećemo na ovaj nekako skakutavi
način kada trčimo.

Ali kada sam stvarno malen,
sile između mojih nogu i tla

utjecat će na moje kretanje
puno više od moje mase,

što uzrokuje to skakutavo kretanje.

Tako da taj robot još ne radi,

ali imamo malo veće verzije koje
trče uokolo.

To je centimater kubni, centimetar
na svakoj strani, dakle vrlo maleno,

i postigli smo da trči
otprilike 10 tjelesnih dužina u sekundi,

dakle 10 centimetara u sekundi.

To je prilično brzo za malog momka,

i to je limitirano postavkama našeg testa.

Ali to vam daje ideju
kako to sada radi.

Možemo raditi i 3D printane verzije
koje se mogu penjati preko prepreka,

slično kao žohar kojeg ste vidjeli ranije.

Ali u konačnici želimo
dodati sve na robota.

Želimo opažanje, snagu, kontrolu,
pokretanje, sve zajedno,

i ne mora sve biti bio inspirirano.

Ovaj robot je veličine Tic Taca.

I u ovom slučaju, umjesto magneta
ili mišića za kretanje,

koristimo rakete.

Ovo je mikro-konstruirani
energetski materijal,

i možemo stvoriti malene piksele od ovoga,

i možemo staviti jedan od tih piksela
na trbuh robota,

i ovaj robot, će potom, skočliti kada
osjeti promjenu u svjetlosti.

Sljedeći video mi je jedan od najdražih.

Imate 300-miligramskog robota

koji skače osam centimetara u zrak.

Velik je tek četiri puta četiri
puta sedam milimetara.

I vidjet ćete veliki bljesak
na početku

kada se pokrene energetika,

i robot se kotrlja zrakom.

Tu je bio taj veliki bljesak,

i možete vidjeti robota
kako skače kroz zrak.

Nema spona na ovome,
nema žica koje to povezuju.

Sve je na njemu,
i skočio je u odgovor

na to što je student upalio
stolnu lampu pored njega.

Tako da mislim da možete zamisliti
sve super stvari koje možemo učiniti

s robotima koji mogu trčati i puzati
i skakati i kotrljati se na ovoj veličini.

Zamislite krš koji dobijete
nakon prirodne katastrofe poput potresa.

Zamislite te male robote
kako trče kroz taj krš

tražeći preživjele.

Ili zamislite puno malih robota
kako trče oko mosta

kako bi ga pregledali i
utvrdili da je siguran

tako da vam se ne dogode rušenja
poput ovoga,

koje se dogodilo izvan Minneapolisa
u 2007.

Ili zamislite što biste mogli učiniti

kada bi vam roboti mogli
plivati kroz krv.

Zar ne?
"Fantastično putovanje", Isaac Asimov.

Ili bi vas mogli operirati
bez da vas razrežu.

Ili bi mogli radikalno promijeniti
način gradnje

ako imamo malene robote
koji rade kao termiti,

i grade ove nevjerojatne
osam metarske humke,

učinkovito prozračene
stanove za druge termite

u Africi i Australiji.

Mislim da sam vam dala neke od mogućnosti

onoga što možemo činiti
s ovim malim robotima.

I napravili smo neke napretke do sada,
ali još je dug put pred nama,

i nadam se da će neki od vas doprinjeti
tome cilju.

Hvala vam puno.

(Pljesak)