Razem ze studentami pracuję nad bardzo małymi robotami.
Wyobraźcie sobie zautomatyzowaną wersję
znanej wszystkim mrówki.
Mrówki i inne owady tej wielkości
mogą robić niesamowite rzeczy.
Wszyscy widzieliśmy grupę mówek
przenoszącą frytkę podczas pikniku.
Jakie są jednak prawdziwe wyzwania konstruowania takich mrówek?
Po pierwsze, jak uzyskać umiejętności mrówki
w robocie tej samej wielkości?
Najpierw trzeba sprawić,
żeby te małe roboty mogły się poruszać.
Potrzeba mechanizmów takich jak nogi i silniki,
żeby umożliwić ruch.
Potrzeba również czujników i energii,
by uzyskać na wpół inteligentnego robota-mrówkę.
Wszystkie wymienione czujniki i mechanizmy
muszą ze sobą współgrać, by robot działał.
Zacznijmy od mobilności.
Owady poruszają się zadziwiająco dobrze.
Na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley
nagrano karalucha chodzącego po nierównym terenie.
Owad się nie przewraca,
dlatego że jego nogi to mieszanka sztywnych i miękkich materiałów.
Sztywne materiały są tradycyjnie
używane do budowy robotów.
Małe stworzenia poruszają się też skokami.
Owady zatrzymują energię w skoku i uwalniają ją bardzo szybko,
żeby móc na przykład wyskoczyć z wody.
Jednym z dużych osiągnięć mojej pracowni
jest połączenie sztywnych i miękkich materiałów
w bardzo małych mechanizmach.
Ten skaczący mechanizm jest maleńki,
mierzy z boku tylko 4 milimetry.
Sztywnym materiałem jest krzem, miękkim - guma silikonowa.
Łączymy ze sobą te materiały, następnie zatrzymujemy energię
w sprężynach i uwalniamy ją przy skoku.
Nie ma żadnego silnika ani zasilania.
Uruchamiamy metodę, którą nazywamy w laboratorium
"doktorant z pęsetą". (Śmiech)
Zobaczycie na następnym wideo,
że robotowi skoki idą świetnie.
To jest Aaron, doktorant z pęsetą, o którym była mowa.
Widać 4-milimetrowy mechanizm,
skaczący na wysokość niemal 40 cm.
To prawie stokrotność jego długości.
Mechanizm jest niezwykle sprężysty.
Nie szkodzi mu odbijanie się od stołu.
Radzi sobie nieźle, aż go tracimy, bo jest taki maleńki.
Ostatecznie chcemy dodać do robota silniki.
Studenci pracują w laboratorium nad milimetrowymi silnikami,
żeby scalić je z małymi, niezależnymi robotami.
Jednak żeby obserwować mobilność i ruch w tej skali,
oszukujemy z pomocą magnesów.
To pokazuje, co ostatecznie będzie częścią mikro-nogi robota.
Widać złączenia z silikonowej gumy
i osadzony magnes, który porusza się
za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego.
Dochodzimy do robota, którego pokazałam wcześniej.
Interesujące, że ten robot może pomóc nam zrozumieć,
jak poruszają się owady takiej skali.
Mamy dobry model pokazujący, jak poruszają się zwierzęta,
od karalucha aż po słonia.
Podczas biegu poruszamy się sprężyście.
Jednak przy bardzo małych rozmiarach siły między stopami a podłożem
bardziej niż masa oddziałują na ruchliwość.
To powoduje sprężysty ruch.
Ten robot jeszcze nie działa,
ale mamy nieco większego, który biega.
To bardzo niewielki, około 1-centymetrowy sześcian,
który potrafi przebiec 10 długości swojego ciała na sekundę,
co daje 10 cm na sekundę.
Całkiem szybko, jak na małego robota.
Jego ruch jest ograniczony przez ustawienia testu.
Teraz macie pewne pojęcie, jak to działa.
Możemy również stworzyć trójwymiarową, drukowaną wersję, pokonującą przeszkody;
coś na kształt karalucha, którego widzieliście wcześniej.
Ostatecznie chcemy umieścić wszystkie te funkcje w robocie.
Potrzeba czujników, energii, sterowania oraz uruchomienia.
Nie wszystko musi być oparte na biologii.
To jest robot wielkości Tic Taca.
Do jego poruszania zamiast magnesów czy mięśni
używamy rakiet.
To mikroskopijny, dynamiczny materiał.
Możemy tworzyć maleńkie piksele
i umieszczać je na brzuchu robota.
Robot podskoczy, gdy wyczuje wzrost natężenia światła.
To nagranie należy do moich ulubionych.
Widać na nim 300-miligramowego robota,
skaczącego w powietrze na wysokość 8 cm.
Mierzy zaledwie 4 na 4 na 7 milimetrów.
Na początku widać błysk,
gdy uwalnia się energia,
potem robot koziołkuje w powietrzu.
Tu jest błysk.
Teraz widać, jak skacze w powietrzu.
Nie ma linek ani kabli mocujących.
Wszystko jest wewnątrz robota, który skacze,
kiedy student pstryka lampką.
Wyobraźcie sobie wszystkie świetne rzeczy,
jakie można robić z robotami,
które biegają i pełzają, skaczą i turlają się.
Wyobraźcie sobie gruzowisko po katastrofie takiej jak trzęsienie ziemi
i te małe roboty przemierzające gruzowisko
w poszukiwaniu ocalałych.
Albo rój małych robotów na moście,
sprawdzających bezpieczeństwo,
żeby uniknąć takich katastrof,
jak zawalenie się mostu w Minneapolis w 2007 roku.
Wyobraźcie sobie, co można osiągnąć
dzięki robotom poruszającym się we krwi.
Jak "Fantastyczna podróż" Isaaca Asimova.
Albo roboty, które operują bez otwierania ciała,
albo radykalnie zmienić budownictwo,
gdyby małe roboty mogły działać jak termity,
budujące niesamowite, 8-metrowe kopce,
czyli dobrze wentylowane wieżowce dla innych termitów
w Afryce i Australii.
Przedstawiłam kilka możliwości tego,
co można robić z małymi robotami.
Poczyniliśmy już pewne postępy, ale jeszcze wiele przed nami.
Mam nadzieję, że niektórzy z was się do tego przyczynią.
Dziękuję bardzo.
(Brawa)