Zašto pravim robote veličine zrna pirinča

Analizirajući pokrete i tela insekata poput mrava, Sara Bergbrejter i njen tim prave neverovatno robusne, majušne, mehaničke verzije gmižućih stvorenja... a potom im dodaju rakete. Pogledajte njene iznenađujuće napretke u mikro-robotici i čujte o tri načina na koje možemo da koristimo ove male pomagače u budućnosti.

Moji studenti i ja radimo
na veoma malim robotima.

Možete ih smatrati robotičkim verzijama

nečega što vam je veoma poznato: mrav.

Svi znamo da mravi i drugi insekti
ove veličine

mogu da urade gotovo neverovatne stvari.

Svi smo videli grupu mrava,
ili neki oblik toga,

kako mili po vašem čipsu
na pikniku, na primer.

Ali koji su pravi izazovi
pri konstruisanju ovih mrava?

Pre svega, kako da ostvarimo
sposobnost mrava

u robotu iste veličine?

Prvo treba da shvatimo
kako ih pokrenuti

kada su toliko mali.

Treba nam mehanizam poput nogu
i efikasnih motora

kako bi potpomogli to kretanje,

i trebaju nam senzori, struja i kontrola

kako bismo sve sastavili
u poluinteligentnog robota mrava.

I na kraju, da bismo učinili
ove stvari funkcionalnim,

želimo da dosta njih funkcioniše
skladno kako bi postigli više.

Počeću sa pokretljivošću.

Insekti se neverovatno dobro kreću.

Ovo je video sa Berklija.

On prikazuje bubašvabu kako se kreće
po neverovatno teškom terenu

bez prevrtanja, a ovo može da uradi

jer su joj noge sačinjenje
od kombinacije čvrstih materijala,

koje tradicionalno koistimo
za pravljenje robota,

i mekih materijala.

Skakanje je drugi veoma interesantan
način kretanja kada ste sićušni.

Ovi insekti energiju skladište u odskoku
i oslobađaju je veoma brzo da bi imali

dosta snage koja im je potrebna
da iskoče iz vode, na primer.

Jedan od velikih doprinosa
iz moje laboratorije

bio je kombinovanje tvrdih
i mekih materijala,

u veoma, veoma malim mehanizmima.

Ovaj skačući mehanizam
je prečnika četiri milimetara,

dakle veoma je mali.

Tvrdi materijal je ovde silikon,
a meki materijal je silikonska gumica.

Osnovni plan je da ovo kompresujemo,

smestimo energiju u federe,
a onda je pustimo da skače.

Dakle, trenutno nema nikakvih
motora niti struje.

Ovo je podstaknuto metodom koju
u mojoj laboratoriji zovemo

"diplomac sa pincetom"
(Smeh)

Ono što ćete videti u narednom videu

je ovaj momak koji radi
iznenađujuće dobar skok.

Ovo je Eron, diplomac sa pincetama,

i to što vidite je mehanizam
veličine četiri milimetara

kako skače skoro 40
centimetara u visinu.

To je skoro 100 puta više
od njegove dužine.

I preživljava, odbija se o sto,

neverovatno je otporan, i naravno
preživljava dobro dok ga ne izgubimo

jer je veoma mali.

Na kraju želimo da dodamo motore ovome,

i imamo studente u laboratoriji koji
rade na motorima milimetarske veličine

koji bi se na kraju integrisali
u male, autonomne robote.

Ali da bismo posmatrali mobilnost
i kretanje na ovoj veličini,

moramo da varamo
i koristimo magnete.

Ovo pokazuje ono što će na kraju
biti deo mikro-robotske noge,

i možete videti zglobove
od silikonske gume

i tu je i utisnuti magnet koji se pokreće

spoljašnjim magnetnim poljem.

Ovo dovodi do robota kojeg
sam vam pokazala.

Istinski zanimljiva stvar je da ovaj robot
može da nam pomogne da shvatimo

kako se insekti kreću u toj veličini.

Imamo stvarno dobar model
za kretanje svega

od bubašvabe pa do slona.

Svi se krećemo na ovaj poskakujući način
kada trčimo.

Ali kada sam stvarno mala, sile među
mojim stopalima i zemljom

uticaće na moju pokretljivost mnogo više
nego moja masa,

što uzrokuje skačuće kretanje.

Ovaj momak još uvek ne funkcioniše,

ali imamo malo veće verzije koje
trče unaokolo.

Ovo je veličine jednog kubnog centimetra,
dakle veoma maleno,

i došli smo do trčanja brzinom
10 telesnih dužina po sekundi,

što je 10 centimetara po sekundi.

Ovo je prilično brzo za mališu,

i ograničen je samo našom test postavkom.

Ipak, ovo vam daje ideju kako to
trenutno funkcioniše.

Možemo i da napravimo 3D štampane verzije
ovog robta koji može da prebrodi prepreke,

poput bubašvabe koju ste prethodno videli.

Na kraju želimo da dodamo sve
na telo robota.

Želimo čulnost, struju, kontrolu,
impulse sve zajedno,

ali ne treba sve da bude inspirisano
prirodom.

Ovaj robot veličine je Tiktaka.

U ovom slučaju, umesto magneta
ili mišića za pokretanje,

koristimo rakete.

Ovo je mikroskopski energetski materijal,

i možemo da napravimo male piksele,

i možemo da stavimo jedan od tih piksela
na stomak ovog robota,

a zatim će on odskočiti kada
oseti pojačanje svetla.

Sledeći video je jedan od mojih omiljenih.

Imate ovog robota od 300 miligrama

koji skače oko osam centimetara u visinu.

Veličine je samo 4x4x7 milimetara.

Videćete veliki odsjaj na početku

kada se oslobodi energetski
potencijal,

i robot se kreće kroz vazduh.

Tu je taj veliki odsjaj

i možete videti robota
kako skače kroz vazduh.

Nema povodaca niti žica povezanih na ovo.

Sve je na samom robotu
i on je skočio reagujući

na stonu lampu
koju uključuje student pored njega.

Mislim da možete da zamislite sve
fine stvari koje bismo mogli da uradimo

sa robotima koji mogu da trče, puze,
skaču i kotrljaju se na ovoj veličini.

Zamislite ruševine nakon
prirodne katastrofe poput zemljotresa.

Zamislite ove male robote
kako trče kroz taj šljunak

da bi pronašli preživele.

Ili zamislite gomilu malih
robota kako trče oko mosta

kako bi ga istražili i proverili
da li je siguran

da ne biste imali lomove poput ovih,

što se desilo u predgrađu
Mineapolisa 2007. godine.

Ili samo zamislite šta biste
mogli da uradite

kad biste imali robote koji
mogu da plivaju kroz vašu krv.

Zar ne? "Fantastično putovanje",
Isaka Asimova.

Ili bi mogli da operišu,
a da vas uopšte ne otvaraju.

Ili bismo mogli da drastično promenimo
način na koji gradimo stvari

da naši mali roboti rade
isto što i termiti,

i grade ove neverovatne
nasipe visine osam metara,

dobro ventilisane zgrade za druge termite

u Africi i Australiji.

Stoga mislim da sam vam dala
neke mogućnosti

onoga što možemo da učinimo
sa ovim malim robotima.

I do sada smo ostvarili određene napretke,
ali predstoji nam dugačak put,

i nadam se neki od vas mogu
da doprinesu ka toj destinaciji.

Hvala vam mnogo.

(Aplauz)