Därför gör jag robotar i riskornsstorlek

Genom att studera insekters rörelsemönster och kroppar, som till exempel myror, har Sarah Bergbreiter och hennes team lyckats bygga otroligt robusta, supersmå mekaniska varianter av småkryp... och de har försetts med raketer.
Se deras förbluffande framsteg inom mikrorobottekniken, och hur vi skulle kunna använda dessa hjälpredor i framtiden.

Mina studenter och jag
jobbar med väldigt små robotar.

Man kan se dessa som robotvarianter

av något som alla känner till: en myra.

Vi vet att myror och insekter
av den här storleksordningen

kan göra helt otroliga saker.

Alla har vi sett en grupp myror
eller liknande,

som släpar iväg på ett potatischips
under en picknick, till exempel.

Vari ligger de verkliga utmaningarna
i att skapa dessa myror?

För det första, hur får vi in
en myras alla egenskaper

i en robot av samma storlek som myran?

Först måste vi komma på
hur vi får dem att röra sig

när de är så små.

Vi behöver någon slags ben
och effektiva motorer

för att åstadkomma rörelse,

och vi behöver sensorer,
kraft och ett styrsystem

för att få ihop allt för
en semi-intelligent myrrobot.

För att få det att fungera riktigt bra,

vill vi att många ska jobba tillsammans
för att kunna göra svårare saker.

Jag börjar med rörlighet.

Insekter rör sig förvånansvärt bra.

Videon kommer från UC Berkeley.

I den ser vi en kackerlacka
som rör sig över oerhört tuff terräng

utan att falla omkull,

och den kan göra detta eftersom dess ben
är en kombination av styva material,

något som vi brukar använda
när vi gör robotar,

och mjuka material.

Att hoppa är ett annat intressant sätt
att ta sig fram när man är väldigt liten.

Insekterna lagrar energin i en fjäder
och släpper lös den hastigt

för att få kraft att hoppa upp
ur vatten till exempel.

En av de största bidragen från mitt labb

har varit att kombinera
styva och mjuka material

i väldigt, väldigt små mekanismer.

Den här hoppmekanismen
är cirka fyra millimeter per sida,

väldigt liten.

Det hårda materialet här är kisel,
och det mjuka är silikongummi.

Grundidén är att trycka ihop den,

lagra energin i fjädrarna,
och släppa lös dem för att hoppa.

Det finns inga motorer
på den här, ingen kraft.

Den utlöses med en metod
som vi i mitt labb kallar

"Avgångselev med pincett".

(Skratt)

Det ni ska få se i nästa video

är en liten grej som gör fantastiska hopp

Det här är Aaron, avgångselev med pincett.

Det ni ser är en fyra-milimeters mekanism

som hoppar upp nära 40 centimeter.

Det är nästan 100 gånger dess egen längd.

Och den överlever, studsar lite på bordet.

Den är otroligt tålig, och den överlever
helt OK tills vi tappar bort den

eftersom den är så liten.

Till slut vill vi kunna
sätta dit motorer på den.

Studenterna i labbet
jobbar med millimeter-stora motorer

som så småningom ska integreras
på små, autonoma robotar.

Men för att kunna få till mobilitet
och rörelse för så här små grejer

fuskar vi lite och använder magneter.

Det här ska till slut bli ben
till en mikrorobot.

Ni ser silikongummilederna.

Det finns en inbyggd magnet som rör sig

med hjälp av ett externt magnetfält.

Det här leder fram till roboten
jag visade er tidigare.

Det verkligt intressanta är
att tack vare roboten kan vi förstå

hur små insekter rör sig.

Vi har en riktigt bra modell för hur allt

från en kackerlacka
till en elefant rör sig.

Alla rör vi oss på ett studsande sätt
när vi springer.

Men om jag är väldigt liten
kommer kraften mellan fötter och mark

att påverka min rörelse
mycket mer än massan,

vilket ger detta studsande rörelsemönster.

Den här fungerar inte riktigt än,

men vi har större varianter
som kan springa omkring.

Den här är cirka en centimeter
per sida; väldigt liten,

och den springer cirka
10 kroppslängder per sekund,

10 centimeter per sekund.

Ganska snabbt för en liten grej,

och det kommer gå fortare.

Ungefär så ligger vi till idag.

Vi kan också skriva ut 3D-versioner
som kan klättra över hinder,

på liknande sätt som ni såg
kackerlackan göra tidigare.

Målet är att lägga samman allt i en robot.

Vi vill ha känsel, kraft,
styrsystem och drivkraft,

och allt måste inte vara bio-inspirerat.

Den här roboten är ungefär
lika stor som en Tic Tac,

och istället för att använda magneter
eller muskler för att få den att röra sig

så använder vi raketer.

Det här är ett småskaligt
ljuskänsligt material

som vi gör små pixlar av.

Vi kan fästa en liten pixel på magen
på den här roboten,

och den kommer att hoppa
när den känner att ljusstyrkan ökar.

Nästa video är en av mina favoriter.

En 300 milligrams robot

som hoppar åtta centimeter upp i luften.

Den är bara 4 x 4 x 7 millimeter stor.

Ni ser en stor blixt i början

när raketpixeln utlöses

och roboten flyger fram genom luften.

Först den stora blixten

och sedan ser man roboten
hoppa upp genom luften.

Den sitter inte fast i något, inga snören.

Den har allt inbyggt, och den hoppade

för att en student tände
en bordslampa bredvid den.

Jag tror ni kan föreställa er
alla coola saker vi skulle kunna göra

med robotar som kan springa, hoppa, rulla,
och som är av den här storleksordningen.

Tänk er spillrorna efter en naturkatastrof
som till exempel en jordbävning.

Tänk er små robotar
som far runt bland spillrorna

i jakt på överlevande.

Eller tänk er en massa små robotar
som springer runt på en bro

för att inspektera
och kolla att den är säker

så man inte drabbas av ras som det här,

som hände utanför Minneapolis 2007.

Föreställ er vad man skulle kunna göra

om man hade robotar
simmandes runt i sitt blodomlopp.

Som i "Den fantastiska resan"
av Isaac Asimov.

Eller att man skulle kunna operera
utan att behöva skära i dig.

Vi skulle kunna ändra radikalt på
hur vi bygger saker

om man fick våra små robotar att jobba
på samma sätt som termiter.

De bygger sådana här
otroliga åttameters högar,

som helt enkelt är väl ventilerade
flerfamiljshus för termiter

i Afrika och Australien.

Jag har visat några av de möjligheter

vi har med små robotar.

Vi har gjort framsteg,
men det finns mycket kvar att göra,

och kanske kan några av er
hjälpa till att nå målet.

Tack så mycket!

(Applåder)