0:00:00.564,0:00:04.209
我和我的学生研究非常小的机器人。

0:00:04.209,0:00:05.506
你可以把它想象成

0:00:05.506,0:00:10.016
某种我们很熟悉的东西：蚂蚁，[br]它的机器人版本。

0:00:10.016,0:00:12.776
我们都知道，蚂蚁和其他类似大小的昆虫

0:00:12.776,0:00:15.012
能做一些非常不可思议的事情。

0:00:15.012,0:00:18.197
比如，一群蚂蚁，或一群其他昆虫，

0:00:18.197,0:00:22.467
会在你聚餐时扛起薯片扬长而去，[br]我们对此都不会陌生。

0:00:22.467,0:00:26.250
但是，开发这种蚂蚁大小的机器人[br]真正的困难是什么呢？

0:00:26.250,0:00:29.861
首先，如何让这么小的机器人

0:00:29.861,0:00:31.909
具有蚂蚁般的功能呢？

0:00:31.909,0:00:33.513
首先，我们需要研究如何

0:00:33.513,0:00:35.923
让这么小的机器人动起来。

0:00:35.923,0:00:38.223
我们需要腿一般的结构，[br]配以高效的马达，

0:00:38.223,0:00:40.072
让机器人动起来，

0:00:40.072,0:00:42.563
而且，我们需要感应器、动力源和控制系统，

0:00:42.563,0:00:46.525
这一切都要在蚂蚁大小的[br]半智能机器人内部整合起来。

0:00:46.525,0:00:49.071
最后，让这一切真正发挥作用，

0:00:49.071,0:00:53.019
我们希望大量的机器人协作，[br]来完成一些更重要的任务。

0:00:53.019,0:00:55.710
我们先来谈移动吧。

0:00:55.710,0:00:58.871
昆虫的移动能力惊人得高。

0:00:58.871,0:01:00.559
这段视频来自加州大学伯克利分校，

0:01:00.559,0:01:03.342
视频中，一个蟑螂在障碍中穿梭，

0:01:03.342,0:01:05.195
丝毫不受阻碍，

0:01:05.195,0:01:07.482
这么强的移动能力得益于它们的腿部结构，

0:01:07.482,0:01:11.545
其腿部既有我们通常用来[br]制造机器人的坚硬的材料，

0:01:11.545,0:01:13.144
也有柔软的材料。

0:01:14.374,0:01:18.201
对于昆虫这么小的躯体，[br]跳跃是另一个有趣的移动方式。

0:01:18.201,0:01:21.180
比如，这些昆虫存储在[br]弹簧般的腿中的能量在跳跃的瞬间

0:01:21.180,0:01:26.281
会被急速释放出来，[br]使它们得以从水中跳出来。

0:01:26.281,0:01:29.403
我们实验室的一大贡献是结合

0:01:29.403,0:01:32.153
硬质材料和软质材料，

0:01:32.153,0:01:34.367
制成非常小的结构部件。

0:01:34.367,0:01:37.532
这个跳跃部件每边只有大约4毫米，

0:01:37.532,0:01:39.220
确实很小。

0:01:39.220,0:01:43.058
我们选用的硬质材料是硅，[br]软质材料是硅橡胶。

0:01:43.058,0:01:45.953
基本的设计思路是先将其压缩，

0:01:45.953,0:01:48.654
将能量存储于弹簧中，[br]释放出来实现跳跃功能。

0:01:48.654,0:01:52.037
至此，机器人身上还没有马达[br]也没有动力源。

0:01:52.037,0:01:54.800
我们实验室称此[br]驱动机器人移动的方法为

0:01:54.800,0:01:57.472
「手持镊子的研究生」。[br]（笑声）

0:01:57.472,0:01:59.306
下一段视频中，你们将看到

0:01:59.306,0:02:02.333
这个同学是多么擅长操控其跳跃。

0:02:02.333,0:02:05.947
这是Aaron，刚才提到的那位研究生同学，[br]他手持镊子，

0:02:05.947,0:02:08.630
你们看到的是一个4毫米大小的机器人

0:02:08.630,0:02:10.841
跳到40厘米那么高，

0:02:10.841,0:02:13.265
这个高度几乎是其自身高度的100倍，

0:02:13.265,0:02:15.221
掉下来，继续在桌子上跳跃，

0:02:15.221,0:02:18.735
异常「强健」，跳个不停，[br]直到消失在我们视野之外，

0:02:18.735,0:02:21.361
因为它太小了。

0:02:21.361,0:02:23.970
然而，最后我们还是想给它加上马达，

0:02:23.970,0:02:27.086
我们实验室研究微型马达同学

0:02:27.086,0:02:30.686
最终把毫米级别的马达[br]嵌入这个微小的机器人中。

0:02:30.686,0:02:34.267
但为了观察这个尺寸下的移动和运动能力，

0:02:34.267,0:02:36.241
我们“作弊”使用了磁铁。

0:02:36.241,0:02:39.317
这段视频展示的就是[br]最终要成为机器人的腿的部件，

0:02:39.317,0:02:41.334
你们可以看到，硅橡胶的接合点那儿

0:02:41.334,0:02:43.963
嵌入了一块磁铁，外部的磁场驱动

0:02:43.963,0:02:46.266
这个部件移动。

0:02:46.266,0:02:48.949
顺着这个思路和方法，[br]我们就制成了之前为你们展示的机器人。

0:02:49.959,0:02:53.110
这个小机器人让我们明白的最有趣的事情是

0:02:53.110,0:02:55.117
这么大小的昆虫的移动方式。

0:02:55.117,0:02:59.292
小至蟑螂，大至大象，[br]我们都有非常好的模型来解释其移动方式。

0:02:59.292,0:03:02.228
我们都是以这种弹跃的方式来跑动。

0:03:02.228,0:03:06.513
但当我非常小时，[br]我的脚和地面之间的力对我移动的影响

0:03:06.513,0:03:09.288
要远大于我的重量对我移动的影响，

0:03:09.288,0:03:11.642
而这正是弹跃式移动的原因。

0:03:11.642,0:03:13.317
毫米级别的机器人的移动能力还不完善，

0:03:13.317,0:03:16.392
但我们也有稍微大一点的[br]能够四处跑动的机器人，

0:03:16.392,0:03:20.277
这个东西的体积大约是1立方厘米，[br]每边长度1厘米，依然很小，

0:03:20.277,0:03:23.179
我们能让它每秒钟移动10倍其自身长度，

0:03:23.179,0:03:24.565
也就是每秒钟10厘米，

0:03:24.565,0:03:26.598
这对于这么小的家伙来说是很快了，

0:03:26.598,0:03:28.660
而这还受我们的实验设施所限，

0:03:28.660,0:03:31.607
但你现在大概了解它的机制了。

0:03:32.027,0:03:35.781
我们也可以利用3D打印技术[br]打印出这种能躲避障碍的机器人，

0:03:35.781,0:03:39.280
很像你们之前看到的蟑螂。

0:03:39.280,0:03:42.166
我们的最终目标是把一切都嵌入机器人内，

0:03:42.166,0:03:45.859
我们想把感应器、动力源、[br]控制系统和触发机构融合在一起，

0:03:45.859,0:03:48.765
另外，并不是所有部件都需要是仿生的。

0:03:48.765,0:03:51.900
这个机器人的体积如一颗[br]嘀嗒糖（很小的薄荷糖），

0:03:51.900,0:03:55.849
我们没有用磁铁或肌肉来实现其运动，

0:03:55.849,0:03:58.274
而是利用动力引擎。

0:03:58.274,0:04:00.940
这是一个微型动力驱动装置，

0:04:00.940,0:04:03.539
我们能为其制作出小的像素点，

0:04:03.539,0:04:07.326
并安置在机器人的腹部。

0:04:07.326,0:04:11.722
感知到光线强度增加后，[br]这个机器人会跳跃。

0:04:12.645,0:04:14.618
下一段视频是我的最爱。

0:04:14.618,0:04:17.658
300毫克的机器人

0:04:17.658,0:04:20.064
跳到8厘米那么高，

0:04:20.064,0:04:22.974
其三边的尺寸分别[br]只有4毫米、4毫米、7毫米。

0:04:22.974,0:04:26.620
在最开始触发其运动时，[br]你会看到一束光闪过，

0:04:26.622,0:04:28.530
这个机器人在空中腾越。

0:04:28.530,0:04:30.139
这就是那束强光，

0:04:30.139,0:04:33.336
你能看到那个小机器人在空中跳跃。

0:04:33.336,0:04:37.978
机器人身上并没栓什么，[br]也没有电线连着它。

0:04:37.978,0:04:43.232
一个同学只是打开了机器人旁边的台灯，[br]它就会随之跳动。

0:04:43.232,0:04:46.897
我想，你能想象到这么大小的[br]能跑能爬能跳能滚的

0:04:46.897,0:04:51.604
机器人所能做的很酷的事情吧。

0:04:51.604,0:04:55.394
想象一下地震等自然灾害过后，断壁残垣，

0:04:55.394,0:04:57.953
这些小机器人穿梭在废墟中

0:04:57.953,0:05:00.171
寻找生还者的画面。

0:05:00.171,0:05:03.127
或者想象一下，[br]一群小机器人在桥梁上奔跑，

0:05:03.127,0:05:05.286
检查桥梁的稳定性，确保其安全，

0:05:05.286,0:05:07.326
不会发生类似

0:05:07.326,0:05:11.233
2007年明尼阿波里斯市外的断桥惨剧。

0:05:11.233,0:05:15.515
或者，想象一下当小机器人能在你的血液中游动，[br]你能用它来做什么吧，

0:05:15.518,0:05:17.851
「神奇旅程」，艾萨克•阿西莫夫说。

0:05:17.851,0:05:22.206
也许医生不需要开刀就能给您做手术。

0:05:22.206,0:05:24.936
另外，如果我们能让机器人实现白蚁的能力，

0:05:24.936,0:05:28.343
我们可以从根本上改变筑房的方式。

0:05:28.343,0:05:31.108
图片中的八米高度土堆就是白蚁筑成的，[br]真不可思议，

0:05:31.108,0:05:35.196
对于非洲和澳大利亚的白蚁来说，

0:05:35.196,0:05:37.287
这是透气性极好的住所。

0:05:37.287,0:05:39.717
我想，我已经给你们列举了

0:05:39.717,0:05:42.154
很多小机器人的应用前景，

0:05:42.154,0:05:46.561
目前我们已经取得了一些进展，[br]但仍然有很长的路要走，

0:05:46.561,0:05:49.419
希望你们可以为实现这个目标而做出贡献。

0:05:49.419,0:05:51.187
非常感谢。

0:05:51.187,0:05:53.391
（掌声）