I miei studenti ed io lavoriamo su minuscoli robot.
Vedeteli come versioni robotiche
di una cosa che conoscete bene: una formica.
Sappiamo che le formiche e altri insetti in questa scala
possono fare cose incredibili.
Abbiamo visto tutti gruppi di formiche, o qualcosa di simile,
portarsi via il sacchetto di patatine a un picnic, per esempio.
Ma quali sono le grandi sfide nel ricreare queste formiche?
Prima di tutto, come trasferire le capacità di una formica
in un robot nella stessa scala?
Prima di tutto dobbiamo capire come farle muovere
quando sono così piccole.
Ci servono meccanismi come gambe e motori efficienti
per poter gestire la locomozione,
e ci servono sensori, potenza e controllo
per poter mettere tutto insieme in una formica robot semi-intelligente.
Infine, per rendere queste cose realmente funzionali,
ce ne servono molte che lavorano insieme per fare cose più grandi.
Inizierò con la mobilità.
Gli insetti si muovono meravigliosamente bene.
Questo video è dell'Università di Berkeley.
Mostra uno scarafaggio che si sposta su un terreno molto sconnesso
senza ribaltarsi,
ed è capace di farlo perché le sue gambe sono una combinazione di materiali rigidi,
ossia quello che tradizionalmente usiamo per fare i robot,
e materiali morbidi.
Saltare è un'altro modo interessante di spostarsi quando si è molto piccoli.
Questi insetti immagazzinano energia in una molla
e la rilasciano molto rapidamente
per avere l'energia necessaria per saltare fuori dall'acqua.
Uno dei grandi contributi del mio laboratorio
è stato quello di combinare materiali rigidi e morbidi
in meccanismi molto piccoli.
Questo meccanismo di salto è di quattro millimetri da un lato,
quindi minuscolo.
Il materiale rigido è silicone, e quello morbido gomma di silicone.
L'idea di base è comprimerla,
immagazzinare energia nelle molle, e rilasciarla per saltare.
Non ci sono motori, niente alimentazione.
Viene attivato con un metodo che nel mio laboratorio chiamiamo
"studente specializzando con pinzette." (Risate)
Vedrete nel video successivo
questo ragazzo che fa dei salti meravigliosi.
Questo è Aaron, lo studente in questione, con le pinzette,
e vedete questo meccanismo da quattro millimetri
che salta 40 centimetri in altezza.
È quasi 100 volte la sua lunghezza.
E sopravvive, rimbalza sul tavolo,
è incredibilmente robusto, e sopravvive abbastanza bene
finché non lo perdiamo
perché è minuscolo.
Infine, vogliamo aggiungere anche i motori,
abbiamo studenti in laboratorio che lavorano su motori millimetrici
da integrare alla fine su piccoli robot autonomi.
Ma per poter vedere la mobilità e la locomozione su questa scala,
imbrogliamo e usiamo magneti.
Questo mostra quello che sarà parte di una micro-zampa di robot,
vedete i giunti di gomma di silicone
e un magnete incorporato che si sposta
a causa di un campo magnetico esterno.
Questo porta al robot che vi ho mostrato prima.
La cosa interessante che questo robot può aiutarci a capire
è come gli insetti si muovono su questa scala.
Abbiamo ottimi modelli di come ogni cosa,
dallo scarafaggio all'elefante, si muove.
Ci spostiamo tutti rimbalzando in questo modo, correndo.
Ma in chi è veramente piccolo, le forze tra i piedi e il suolo
influenzano la locomozione molto più della massa,
che è quello che causa quel moto rimbalzante.
Questo non funziona ancora bene,
ma abbiamo delle versioni più grandi che corrono.
Questo è di un centimetro cubo, un centimetro per lato, quindi minuscolo,
e l'abbiamo fatto correre
circa 10 lunghezze del corpo al secondo,
quindi 10 cm al secondo.
È piuttosto veloce per un piccoletto,
ed è limitato solo dalle nostre impostazioni di test.
Ma vi dà un'idea di come funziona.
Possiamo anche farne altre versioni con stampe 3D che si arrampicano su ostacoli,
come lo scarafaggio che avete visto prima.
Ma alla fine vogliamo aggiungere tutto su questo robot.
Vogliamo sensori, potenza, controllo, azioni tutto insieme,
e non tutto deve essere ispirato alla biologia.
Questo robot ha la dimensione di un Tic Tac.
In questo caso, invece di magneti o muscoli per spostarlo,
usiamo razzi.
Questo è un materiale energetico micro-fabbricato,
e ne possiamo creare minuscoli pixel
e possiamo mettere uno di questi pixel sulla pancia di questo robot,
e questo robot salterà quando percepisce un aumento di luminosità.
Il prossimo video è uno dei miei preferiti.
Abbiamo questo robot da 300 milligrammi
che salta fino a otto centimetri in altezza.
Misura solo quattro per quattro per sette millimetri.
E vedrete un grande flash all'inizio
quando l'energia viene rilasciata,
e il robot fa le capriole in aria.
C'è stato questo grande flash,
e vedete il robot che salta in aria.
Non ci sono cavi di collegamento.
Tutto è all'interno, e salta in reazione
a uno studente che accende una lampada da tavolo.
Credo possiate immaginare tutte le cose che possiamo fare
con robot che possono correre, strisciare,
saltare e rotolarsi su questa scala.
Immaginate le macerie dopo un disastro naturale
come un terremoto.
Immaginate questi piccoli robot
correre tra le macerie in cerca di sopravvissuti.
Immaginate tanti piccoli robot che corrono intorno a un ponte
per ispezionarlo e metterlo in sicurezza
in modo che non crolli in questo modo,
cosa che è successa vicino a Minneapolis nel 2007.
O immaginate solo cosa potreste fare
se aveste robot che sanno nuotare nel vostro sangue.
Giusto? "Viaggio allucinante", Isaac Asimov.
O poter operare senza dover tagliare.
Potremmo cambiare radicalmente modo di costruire le cose
se potessimo far funzionare i nostri minuscoli robot come le termiti,
costruiscono questi cumuli di otto metri di altezza,
edifici abitativi ben ventilati per altre termiti
in Africa e Australia.
Penso di avervi dato idea di alcune delle cose
che possiamo fare con questi piccoli robot.
Abbiamo fatto progressi, ma c'è ancora molto da fare,
e, spero, qualcuno di voi può contribuire all'obiettivo.
Grazie infinite.
(Applausi)