A tanítványaimmal nagyon apró robotokon dolgozunk.
Ezeket úgy képzelhetik, mint a robotizált változatát
egy mindenki által jól ismert állatnak: a hangyának.
Mindannyian tudjuk, hogy a hangyák és más ilyen apró rovarok
hihetetlen dolgokra képesek.
Mindenki látta már, amikor például egy csoport hangya vagy hasonló,
egy pikniken elcipel egy darab sült krumplit.
De melyek az igazi kihívások ezeknek a hangyáknak a tervezésében?
Nos, először is, hogyan tudjuk kialakítani egy hangya képességeit
egy hasonló méretű robotban?
Először is rá ki kell találnunk, hogyan mozgathatjuk őket,
mikor olyan kicsik.
Szükségünk van olyan mechanizmusokra, mint a lábak,
és hatékony motorokra a mozgatásukhoz,
továbbá kellenek szenzorok, áram és vezérlés,
hogy minden együtt legyen egy kváziintelligens hangyányi robotban.
Végül, a teljes funkcionalitás érdekében azt akarjuk,
hogy tudjanak többen együtt dolgozni, nagyobb feladatok elvégzése érdekében.
A mozgékonysággal kezdeném.
A rovarok csodálatosan jól mozognak.
Ez egy videó a UC Berkeley-ről.
Bemutatja egy svábbogár mozgását egy egyenetlen területen,
felborulás nélkül.
Azért képes erre, mert lábait a hagyományosan robotkészítéshez használt
merev anyagok és puha anyagok
kombinációja alkotja.
Az ugrás egy másik nagyon érdekes módja a jövés-menésnek, ha kicsik vagyunk.
Így ezek a rovarok rugókban tárolják az energiát, és ezért tudnak igazán gyorsan
nagy energiához jutni, például a vízen ugráláshoz.
Így a laborom egyik legnagyobb eredménye
a merev és a puha anyagok összekötése volt
nagyon, nagyon kicsi szerkezetekben.
Ez az ugrószerkezet kb. 4 mm hosszú,
így igazán apró.
Itt a kemény anyag a szilícium, a puha anyag pedig szilikongumi.
Az alapötlet az, hogy ezt összenyomjuk,
az energiát a rugókban tároljuk, majd az ugráshoz elengedjük.
Így nincsenek motorok rajta, emiatt most, nincs áram.
Ezt a mozgatórendszert a laborban úgy hívjuk, hogy
"doktorandusz csipesszel". (Nevetés)
Mint láthatják a következő videóban,
ez a fickó csodálatosan jól hajtja végre ezt az ugrást.
Nos, ez itt Aaron, a szóban forgó hallgató, a csipesszel,
és mint látják, ez a 4 mm-es szerkezet
majdnem 40 cm magasra ugrik.
Ez majdnem százszorosa a saját hosszának.
És túléli az ugrálásokat az asztalon.
Hihetetlenül robusztus, és természetesen életben marad, amíg el nem veszítjük,
mert ugyebár, nagyon apró.
Végső soron, majd motorokat is akarunk szerelni bele,
így diákjaink a laborban milliméteres motorokon is dolgoztak,
amelyek végül beintegrálhatóak ezekbe az apró autonóm robotokba.
Hogy megnézzük a mozgékonyságot és helyváltoztatást ebben a mérettartományban,
kicsit csalunk és mágnest használunk.
Itt látható, mi lenne végül is egy mikrorobot lábának a része,
és láthatják a szilikongumi ízületeket,
és ott van egy beágyazott mágnes,
amit egy külső mágneses mező mozgat.
Tehát ez vezet a robothoz, amit korábban mutattam.
Az igazán érdekes dolog, hogy ez a robot segíthet nekünk megállapítani,
hogyan mozognak a rovarok ilyen méretnél.
Egy jó modellünk van minden mozgás tanulmányozására
a csótánytól az elefántig.
Valamennyien ilyen ugrálósan mozgunk, amikor futunk.
De amikor nagyon kicsi vagyok, a lábaim és a föld közötti erők
sokkal jobban befolyásolják a mozgásomat, mint a tömegem,
és ez okozza azt az ugrálós mozgást.
Így ez a fickó még nem működik elég jól.
De vannak már kicsivel nagyobb változatok, amelyek tényleg szaladgálnak.
Nos ez egy kb. 1cm-es kocka, 1 cm hosszú egy oldala, tehát igen apró,
és rá tudtuk venni, hogy másodpercenként kb. 10 testhossznyi,
azaz 10 cm/s sebességgel fusson.
Ez elég gyors egy ilyen kis fickónak,
és ezt igazán csak a tesztkörnyezetünk korlátozza.
Azonban ez ad néhány ötletet, hogyan működik ez most.
Tudunk 3D-s nyomtatott változatokat is készíteni, ezek akadályokon is átkelnek,
a korábban látott csótányokhoz hasonlóan.
De végső soron mindent be akarunk építeni magába a robotba.
Egyszerre akarunk érzékelést, energiát, vezérlést és mozgatást,
és nem kell mindenhez az ötletet a biológiából venni.
Ez a robot kb. akkora, mint egy Tic-Tac.
Ebben az esetben, a mágnesek és izmok helyett a mozgatásához
rakétákat használunk.
Nos, ez egy mikromegmunkált energiahordozó anyag,
apró képpontokat tudunk készíteni belőle,
és egy ilyen képpontot el tudunk helyezni ennek a robotnak a hasán.
Ez a robot ezután ugrani fog, amikor erős fényt érzékel.
Ez a videó az egyik kedvencem.
Itt látnak egy 300 mg-os robotot,
amint 8 cm magasra ugrik a levegőbe.
A mérete mindössze 4 x 4 x 7 mm.
Látni fognak egy nagy villanást az elején,
amikor az energia felszabadul,
és a robot hánykolódik a levegőben.
Na, ez volt az a nagy villanás,
és láthatják, ahogy a robot felugrik a levegőbe.
Nincsenek rajta zsinórok, nincsenek vezetékek.
Minden bele van építve, és már ugrik is,
amikor a hallgató a mellette lévő lámpát felvillantja.
Azt hiszem, el tudják képzelni, milyen új dolgokat, csinálhatunk
ilyen méretű, futni, mászni, ugrani és forogni képes robotokkal.
Képzeljék el egy természeti katasztrófa, például egy földrengés utáni törmeléket.
Képzeljék el ezeket a robotokat, ahogy átnézik ezt a törmeléket,
túlélőket keresve.
Vagy képzeljenek el sok kis robotot, amelyek egy hídon szaladgálva
ellenőrzik és vizsgálják, hogy az biztonságos-e,
és nem omlik össze önök alatt, mint ez
2007-ben, Minneapolis közelében.
Vagy csak képzeljék el, hogy mit tehetnének,
ha lennének robotjaik, amelyek tudnak úszni a vérükben.
Ugye? "Fantasztikus utazás", Isaac Asimov.
Vagy tudnának operálni anélkül, hogy előtte fel kéne vágni önöket.
Vagy gyökeresen tudnánk változtatni az építkezéseken,
ha lennének apró robotjaink, amelyek ugyanúgy dolgoznak, mint a termeszek,
és felépítik ezeket a hihetetlen, nyolc méter magas halmokat,
hatékonyan és jól szellőztethető lakóépületeket más termeszeknek
Afrikában és Ausztráliában.
Azt hiszem, mutattam önöknek néhány dolgot,
hogy mi mindent lehet csinálni kicsi robotokkal.
Már eljutottunk valameddig, de hosszú utat kell még bejárnunk,
és remélhetőleg önök közül is néhányan majd hozzájárulnak
a cél eléréséhez. Nagyon köszönöm.
(Taps)