Roboței cît bobul de orez

Studiind modul de locomoție al insectelor, Sarah Bergbreiter și echipa ei construiesc mecanisme foarte mici, incredibil de robuste, la care adaugă apoi rachete. Urmăriți evoluția spectaculoasă în micro-robotică și aflați trei moduri prin care am putea folosi aceste mecanisme în viitor.

Eu și studenții mei
lucrăm cu roboței foarte mici.

Îi puteți considera
niște versiuni robotizate

a ceva ce vă e cunoscut: o furnică.

Cu toții știm că furnicile
și alte insecte de aceeași mărime

pot face lucruri incredibile.

Cu toții am văzut un grup de furnici
sau ceva similar,

tîrînd un chips de cartofi
cînd sunteți la un picnic, de exemplu.

Dar care sunt greutățile
în conceperea acestor furnici?

Mai întîi, cum implementăm
abilitatea unei singure furnici

într-un robot de aceeași mărime?

Întîi trebuie să descoperim
cum să le facem să miște

cînd sunt atît de mici.

E nevoie de mecanisme
ca picioare și motoare eficiente

să susțină această locomoție.

Mai e nevoie de senzori,
sursă de energie și control

pentru a le comasa pe toate
într-o furnică robot semi-inteligentă.

În fine, ca toate să fie funcționale,

trebuie ca mai multe furnici
să coopereze ca să facă lucruri mai mari.

Deci voi începe cu mobilitatea.

Insectele se mișcă incredibil de bine.

Iată un clip de la UC Berkeley:

un gîndac de bucătărie se mișcă
pe o suprafață plină de obstacole

fără să se răstoarne.

Și face asta pentru că picioarele
sunt o combinație de materiale rigide,

ceea ce folosim de obicei la roboți,

și materiale moi.

Și săritul e o metodă eficientă
de a te deplasa cînd ești mic.

Aceste insecte stochează energie
într-un arc, eliberînd-o foarte rapid

pentru a obține forța mare necesară
pentru a sări din apă, de exemplu.

O contribuție majoră în laboratorul meu

a fost de a combina
materiale rigide și moi

în mecanisme foarte mici.

Acest mecanism de sărit are
4 mm pe laterală, deci minuscul.

Materialul rigid aici e siliciul,
și cel moale e cauciucul siliconic.

În esență, o să le comprimăm,

stocăm energie în arc,
și apoi o eliberăm pentru a sări.

Nu există nici motor,
nici sursă de energie.

E acționată printr-o metodă
pe care în laborator o numim:

„masterand cu pensetă”
(Rîsete)

Veți vedea în următorul video

un student căruia îi reușește
să producă aceste sărituri.

Acesta e Aaron, masterandul cu pensetă,

și ce vedeți e un mecanism de 4 mm

care sare la 40 cm înălțime,

de 100 de ori cît propria lungime.

Și supraviețuiește, țopăie pe masă,

e incredibil de robust
și desigur supraviețuiește mult

pînă îl pierdem, pentru că e foarte mic.

Pînă la urmă dorim totuși
să-i adăugăm și motoare

Avem studenți în laborator
care lucrează pe motoare milimetrice

pe care să le integreze
în mici roboți autonomi.

Însă ca să rezolvăm mobilitatea
și locomoția la această scară

trișăm și utilizăm magneți.

Iată cum va arăta
o parte a unui picior micro-robotic,

vedeți articulațiile
din cauciuc siliconic

și magnetul încorporat
mișcat de un cîmp magnetic extern.

Așa am realizat robotul
pe care l-ați văzut înainte.

E interesant că acest robot
ne ajută să aflăm

cum se mișcă insectele așa mici.

Avem un model foarte bun de locomoție

de la un gîndac pînă la un elefant.

Cu toții ne mișcăm într-un
mod săltăreț cînd fugim.

Dar cînd sunt foarte mic,
forțele dintre picioare și pămînt

îmi afectează locomoția
mult mai mult decît masa,

provocînd acea mișcare săltăreață.

Acest gîndac încă nu se mișcă,

însă avem versiuni mai mari
care se pot mișca.

Ăștia sunt de 1 cm cub
1 cm pe laterală, foarte mici.

I-am făcut să alerge
10 lungimi de corp pe secundă,

deci 10 cm pe secundă.

E destul de rapid
pentru un roboțel atît de mic

și e limitat doar de setarea de probă.

Vă puteți face o idee despre cum merge.

Putem face și versiuni imprimate 3D
ce pot depăși obstacole

ca gîndacul pe care l-ați văzut anterior.

Dar în final vrem
să adăugăm de toate robotului.

Dorim senzori, energie, control,
mișcare, toate la un loc,

și nu e nevoie să fie totul
de inspirație biologică.

Acest robot e de mărimea unui Tic-Tac.

În acest caz, în loc de magneți
sau mușchi care să miște totul,

utilizăm rachete.

Iată un material energetic
micro-fabricat,

cu care putem crea pixeli minusculi.

Punem unul din acei pixeli
pe burta robotului,

și robotul sare cînd percepe
o creștere în intensitatea luminii.

Următorul video e favoritul meu.

Avem un robot de 300 mg

care sare la aproape 8 cm în aer.

E numai 4 x 4 x 7 mm.

Și o să vedeți un bliț la început
cînd e declanșată energia

și robotul se rostogolește prin aer.

Iată blițul puternic,
și iată robotul sărind în aer.

Nu are suporturi, nici fire conectate.

Totul e compact și sare ca răspuns

la lumina veiozei
pe care o aprinde studentul.

Vă imaginați toate lucrurile interesante
pe care le putem face

cu roboți de această mărime ce pot fugi,
se pot tîrî, sări și rostogoli.

Imaginați-vă molozul de după
un cataclism natural sau un cutremur.

Imaginați-vă mici roboței
alergînd prin moloz

să caute supraviețuitori.

Sau imaginați-vă o mulțime de roboței
care fug pe un pod

ca să verifice dacă e în siguranță

ca să nu se întîmple prăbușiri ca aceea

care s-a petrecut în Minneapolis în 2007.

Sau imaginați-vă ce ați putea face

dacă ați avea roboți
care v-ar putea înota prin sînge.

„Călătorie fantastică”, Isaac Asimov.

Ar putea opera fără să recurgă
la incizie chirurgicală.

Sau am putea schimba radical
modul în care construim

dacă avem roboței
care să lucreze ca termitele.

Construiesc movile incredibile
de 8 m înălțime,

clădiri cu apartamente bine ventilate
pentru alte termite

în Africa și Australia.

V-am arătat cîteva posibilități

din ce am putea face cu acești roboței.

Am făcut progrese,
dar încă rămîne cale lungă,

și sper că unii veți contribui
în această direcție.

Mulțumesc foarte mult.

(Aplauze)