Ως ρομποτιστής, δέχομαι πολλές ερωτήσεις. «Πότε θα αρχίσουν να μας σερβίρουν πρωινό;» Έτσι σκέφτηκα ότι το μέλλον της ρομποτικής θα έμοιαζε περισσότερο σαν εμάς. Νόμιζα ότι θα μοιάζουν με εμένα, έτσι έφτιαξα μάτια που προσομοιάζουν τα μάτια μου. Έφτιαξα αρκετά επιδέξια δάκτυλα για να σερβίρουν ικανοποιητικά... στο μπέιζμπολ.
As a roboticist, I get asked a lot of questions. "When we will they start serving me breakfast?" So I thought the future of robotics would be looking more like us. I thought they would look like me, so I built eyes that would simulate my eyes. I built fingers that are dextrous enough to serve me ... baseballs.
Κλασικά ρομπότ σαν αυτό κατασκευάζονται και λειτουργούν βάσει του σταθερού αριθμού των αρθρώσεων και των ενεργοποιητών. Αυτό σημαίνει ότι η λειτουργικότητα και το σχήμα τους έχουν ήδη καθοριστεί κατά τη στιγμή της σύλληψής τους. Παρότι αυτό το χέρι κάνει μια πραγματικά ωραία ρίψη -- χτύπησε ακόμη και το τρίποδο στο τέλος -- δεν προορίζεται για το μαγείρεμα πρωινού καθ' αυτό. Πραγματικά, δεν είναι κατάλληλο για ομελέτα.
Classical robots like this are built and become functional based on the fixed number of joints and actuators. And this means their functionality and shape are already fixed at the moment of their conception. So even though this arm has a really nice throw -- it even hit the tripod at the end-- it's not meant for cooking you breakfast per se. It's not really suited for scrambled eggs.
Έτσι μου ήρθε ένα νέο όραμα για τη μελλοντική ρομποτική: οι μεταμορφωτές. Οδηγούν, τρέχουν, πετούν, ανάλογα με το συνεχώς μεταβαλλόμενο νέο περιβάλλον και έργο. Για να γίνει αυτό πραγματικότητα, πρέπει πραγματικά να ξανασκεφτείτε πώς σχεδιάζονται τα ρομπότ. Λοιπόν, φανταστείτε ένα ρομποτικό δομικό στοιχείο σε σχήμα πολυγώνου και με τη χρήση του απλού πολυγωνικού σχήματος ανασυγκροτείται σε πολλαπλές διαφορετικές μορφές για τη δημιουργία ενός ρομπότ με νέο σχήμα για διαφορετικές εργασίες. Στα CG, γραφικά υπολογιστών, δεν είναι κάτι καινούργιο -- χρησιμοποιείται καιρό και έτσι γίνονται οι περισσότερες ταινίες. Αλλά αν προσπαθείτε να δημιουργήσετε ένα ρομπότ που να κινείται φυσικά, αυτό είναι μια εντελώς νέα ιστορία. Είναι ένα εντελώς νέο παράδειγμα.
So this was when I was hit by a new vision of future robotics: the transformers. They drive, they run, they fly, all depending on the ever-changing, new environment and task at hand. To make this a reality, you really have to rethink how robots are designed. So, imagine a robotic module in a polygon shape and using that simple polygon shape to reconstruct multiple different forms to create a new form of robot for different tasks. In CG, computer graphics, it's not any news -- it's been done for a while, and that's how most of the movies are made. But if you're trying to make a robot that's physically moving, it's a completely new story. It's a completely new paradigm.
Αλλά όλοι το έχετε κάνει αυτό. Ποιος δεν έχει φτιάξει χάρτινο αεροπλάνο, χάρτινη βάρκα, χάρτινο γερανό; Το οριγκάμι είναι μια ευπροσάρμοστη πλατφόρμα για τους σχεδιαστές. Από ένα και μόνο φύλλο χαρτιού, μπορείτε να φτιάξετε πολλαπλά σχήματα και αν δεν σας αρέσει, ξεδιπλώνετε και αναδιπλώνετε ξανά. Κάθε τρισδιάστατη μορφή μπορεί να γίνει από δισδιάστατες επιφάνειες διπλώνοντας και αυτό αποδεικνύεται μαθηματικά. Φανταστείτε να είχατε ένα έξυπνο φύλλο χαρτιού που μπορεί να αυτο-αναδιπλωθεί σε οποιαδήποτε μορφή θέλει, οποτεδήποτε. Πάνω σε αυτό εργάζομαι. Αποκαλώ αυτό το ρομποτικό οριγκάμι, «robogami».
But you've all done this. Who hasn't made a paper airplane, paper boat, paper crane? Origami is a versatile platform for designers. From a single sheet of paper, you can make multiple shapes, and if you don't like it, you unfold and fold back again. Any 3D form can be made from 2D surfaces by folding, and this is proven mathematically. And imagine if you were to have an intelligent sheet that can self-fold into any form it wants, anytime. And that's what I've been working on. I call this robotic origami, "robogami."
Αυτός είναι ο πρώτος μετασχηματισμός του robogami που έγινε πριν από περίπου 10 χρόνια. Από ένα επίπεδο ρομπότ μετατρέπεται σε πυραμίδα και πίσω σε ένα επίπεδο φύλλο και σε ένα διαστημικό λεωφορείο. Αρκετά χαριτωμένο.
This is our first robogami transformation that was made by me about 10 years ago. From a flat-sheeted robot, it turns into a pyramid and back into a flat sheet and into a space shuttle. Quite cute.
Δέκα χρόνια αργότερα, με την ομάδα μου των νίντζα ρομποτικών ερευνητών οριγκάμι -- περίπου 22 από αυτούς τώρα -- έχουμε μια νέα γενιά robogamis που είναι λίγο πιο αποτελεσματικά και κάνουν περισσότερα από αυτό. Έτσι η νέα γενιά robogamis εξυπηρετεί στην ουσία έναν σκοπό. Για παράδειγμα, αυτό κινείται αυτόνομα μέσα σε διαφορετικά εδάφη. Έτσι όταν είναι σε ξηρή και επίπεδη γη, έρπεται. Αν συναντήσει ξαφνικά τραχύ έδαφος, αρχίζει να κυλάει. Κάνει αυτό -- είναι το ίδιο ρομπότ -- αλλά ανάλογα με το έδαφος που συναντά, ενεργοποιεί μια διαφορετική ακολουθία ενσωματωμέων ενεργοποιητών. Μόλις συναντήσει ένα εμπόδιο, το πηδάει. Αυτό επιτυγχάνεται με την αποθήκευση ενέργειας σε κάθε σκέλος του και την απελευθέρωση και βολή όπως σε μια σφεντόνα. Κάνει ακόμη και γυμναστική. Ναι.
Ten years later, with my group of ninja origami robotic researchers -- about 22 of them right now -- we have a new generation of robogamis, and they're a little more effective and they do more than that. So the new generation of robogamis actually serve a purpose. For example, this one actually navigates through different terrains autonomously. So when it's a dry and flat land, it crawls. And if it meets sudden rough terrain, it starts rolling. It does this -- it's the same robot -- but depending on which terrain it meets, it activates a different sequence of actuators that's on board. And once it meets an obstacle, it jumps over it. It does this by storing energy in each of its legs and releasing it and catapulting like a slingshot. And it even does gymnastics. Yay.
(Γέλια)
(Laughter)
Μόλις σας έδειξα τι μπορεί να κάνει ένα robogami. Φανταστείτε τι μπορούν να κάνουν ως ομάδα. Μπορούν να ενώσουν δυνάμεις για να αντιμετωπίσουν πολύπλοκες εργασίες. Κάθε δομικό στοιχείο, είτε ενεργό είτε παθητικό, μπορούμε να τα συναρμολογήσουμε ώστε να δημιουργήσουν διαφορετικά σχήματα. Όχι μόνο αυτό, αλλά ελέγχοντας τις αναδιπλώμενες αρθρώσεις, μπορούμε να δημιουργήσουμε και να επιλύσουμε διαφορετικές εργασίες. Η μορφή δημιουργεί νέο χώρο εργασιών. Αυτή τη φορά, το πιο σημαντικό είναι η συναρμολόγηση. Πρέπει να βρεθούν μεταξύ τους αυτόνομα σε διαφορετικό χώρο, να προσαρτηθούν και να αποσυνδεθούν, ανάλογα με το περιβάλλον και την εργασία. Τώρα μπορούμε να το επιτύχουμε.
So I just showed you what a single robogami can do. Imagine what they can do as a group. They can join forces to tackle more complex tasks. Each module, either active or passive, we can assemble them to create different shapes. Not only that, by controlling the folding joints, we're able to create and attack different tasks. The form is making new task space. And this time, what's most important is the assembly. They need to autonomously find each other in a different space, attach and detach, depending on the environment and task. And we can do this now.
Τι ακολουθεί λοιπόν; Η φαντασία μας.
So what's next? Our imagination.
Αυτή είναι μια προσομοίωση του τι μπορείτε να επιτύχετε με αυτό το τύπο δομικού στοιχείου. Αποφασίσαμε ότι έχουμε ένα ερπύστριο τεσσάρων ποδιών που να μετατρέπεται σε ένα μικρό σκυλί και να κάνει μικρά βήματα. Με το ίδιο δομικό στοιχείο, μπορούμε να του πούμε να κάνει κάτι άλλο: έναν βραχίονα, μια τυπική, κλασική ρομποτική εργασία. Έτσι, με έναν βραχίονα, μπορεί να πάρει ένα αντικείμενο. Φυσικά, μπορείτε να προσθέσετε δομικά στοιχεία για να μεγαλώσουν τα πόδια του βραχίονα, να χτυπήσει ή να σηκώσει αντικείμενα που είναι μεγαλύτερα ή μικρότερα ή ακόμα να έχει και ένα τρίτο χέρι. Για τα robogamis, δεν υπάρχει ένα καθορισμένο σχήμα ή μια εργασία. Μπορούν να μετασχηματιστούν σε οτιδήποτε, οπουδήποτε, οποτεδήποτε.
This is a simulation of what you can achieve with this type of module. We decided that we were going to have a four-legged crawler turn into a little dog and make small gaits. With the same module, we can actually make it do something else: a manipulator, a typical, classical robotic task. So with a manipulator, it can pick up an object. Of course, you can add more modules to make the manipulator legs longer to attack or pick up objects that are bigger or smaller, or even have a third arm. For robogamis, there's no one fixed shape nor task. They can transform into anything, anywhere, anytime.
Πώς, λοπόν, τα φτιάχνετε; Η μεγαλύτερη τεχνική πρόκληση στο robogami είναι να το κάνεις πολύ λεπτό, εύκαμπτο, αλλά να παραμένει λειτουργικό. Αποτελούνται από πολλαπλά στρώματα κυκλωμάτων, κινητήρων, μικροελεγκτών και αισθητήρων, όλα σε ενιαίο σώμα, και όταν ελέγχετε μεμονωμένες πτυσσόμενες αρθρώσεις, θα είστε σε θέση να επιτύχετε απαλές κινήσεις σαν αυτή με την εντολή σας. Αντί να είναι ένα ενιαίο ρομπότ ειδικά φτιαγμένο για μια εργασία, τα robogamis είναι βελτιστοποιημένα να κάνουν πολλαπλές εργασίες. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για τα δύσκολα και μοναδικά περιβάλλοντα στη Γη καθώς και στο διάστημα.
So how do you make them? The biggest technical challenge of robogami is keeping them super thin, flexible, but still remaining functional. They're composed of multiple layers of circuits, motors, microcontrollers and sensors, all in the single body, and when you control individual folding joints, you'll be able to achieve soft motions like that upon your command. Instead of being a single robot that is specifically made for a single task, robogamis are optimized to do multi-tasks. And this is quite important for the difficult and unique environments on the Earth as well as in space.
Το διάστημα είναι ένα τέλειο περιβάλλον για τα robogamis. Δεν έχετε την πολυτέλεια του ενός ρομπότ για κάθε εργασία. Ποιος ξέρει πόσες εργασίες θα συναντήσετε στο διάστημα; Χρειάζεστε μια μετασχηματιζόμενη ρομποτική πλατφόρμα για πολλαπλές εργασίες. Αυτό που θέλουμε είναι ένα κατάστρωμα λεπτών δομικών στοιχείων robogami που να μετασχηματίζονται για να εκτελέσουν πολλαπλές εργασίες. Μπορεί να μην με πιστεύετε, αλλά ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος και το Ελβετικό Διαστημικό Κέντρο χορηγούν αυτή την ακριβή έννοια.
Space is a perfect environment for robogamis. You cannot afford to have one robot for one task. Who knows how many tasks you will encounter in space? What you want is a single robotic platform that can transform to do multi-tasks. What we want is a deck of thin robogami modules that can transform to do multiples of performing tasks. And don't take my word for it, because the European Space Agency and Swiss Space Center are sponsoring this exact concept.
Έτσι, εδώ βλέπετε μερικές εικόνες αναδιάρθρωσης των robogamis, να εξερευνούν άγνωστη γη εναερίως, επιφανειακά, καθώς και υπογείως. Δεν είναι μόνο η εξερεύνηση. Οι αστροναύτες χρειάζονται επιπλέον βοήθεια, επειδή δεν μπορούν να πάνε ασκούμενοι εκεί επάνω.
So here you see a couple of images of reconfiguration of robogamis, exploring the foreign land aboveground, on the surface, as well as digging into the surface. It's not just exploration. For astronauts, they need additional help, because you cannot afford to bring interns up there, either.
(Γέλια)
(Laughter)
Πρέπει να κάνουν κάθε ανιαρή εργασία. Μπορεί να είναι απλή, αλλά πολύ διαδραστική. Έτσι χρειάζεστε ρομπότ για να διευκολύνουν τα πειράματά τους, βοηθώντας τους με τις επικοινωνίες και απλά να προσαρμοστούν σε επιφάνειες ως τρίτο χέρι, κρατώντας διάφορα εργαλεία. Αλλά πώς θα είναι σε θέση να ελέγξουν τα robogamis, για παράδειγμα, έξω από τον διαστημικό σταθμό; Σε αυτή την περίπτωση, δείχνω ένα robogami που συγκρατεί διαστημικά συντρίμμια. Μπορείτε να τα ελέγξετε οπτικά, αλλά θα ήταν καλύτερα να μεταφέρεται η αίσθηση της αφής απευθείας στα χέρια των αστροναυτών. Αυτό που χρειάζεστε είναι μια απτική συσκευή, μια απτική διεπαφή που αναδημιουργεί την αίσθηση της αφής. Με τη χρήση των robogamis, αυτό επιτυγχάνεται.
They have to do every tedious task. They may be simple, but super interactive. So you need robots to facilitate their experiments, assisting them with the communications and just docking onto surfaces to be their third arm holding different tools. But how will they be able to control robogamis, for example, outside the space station? In this case, I show a robogami that is holding space debris. You can work with your vision so that you can control them, but what would be better is having the sensation of touch directly transported onto the hands of the astronauts. And what you need is a haptic device, a haptic interface that recreates the sensation of touch. And using robogamis, we can do this.
Αυτή είναι η μικρότερη απτική διεπαφή παγκοσμίως που μπορεί να αναδημιουργήσει την αίσθηση της αφής στο δάχτυλό σας. Αυτό γίνεται μετακινώντας το robogami με μικροσκοπικές και μακροσκοπικές κινήσεις στο χώρο. Έχοντας αυτό, όχι μόνο θα είστε σε θέση να αισθανθείτε πόσο μεγάλο είναι το αντικείμενο, η στρογγυλότητα και οι γραμμές, αλλά και την ακαμψία και την υφή. Ο Άλεξ έχει αυτή τη διεπαφή κάτω από τον αντίχειρά του, και αν το χρησιμοποιήσει με γυαλιά VR και χειριστήρια χειρός, τότε η εικονική πραγματικότητα δεν είναι πλέον εικονική. Γίνεται μια απτή πραγματικότητα. Η μπλε μπάλα, η κόκκινη μπάλα και μαύρη μπάλα που κοιτάζει δεν διαφοροποιούνται πλέον από τα χρώματα. Τώρα είναι μια μπλε μπάλα από καουτσούκ, μια κόκκινη μπάλα σφουγγάρι και μια μαύρη μπάλα μπιλιάρδου. Αυτό είναι πλέον εφικτό. Επιτρέψτε μου να σας δείξω.
This is the world's smallest haptic interface that can recreate a sensation of touch just underneath your fingertip. We do this by moving the robogami by microscopic and macroscopic movements at the stage. And by having this, not only will you be able to feel how big the object is, the roundness and the lines, but also the stiffness and the texture. Alex has this interface just underneath his thumb, and if he were to use this with VR goggles and hand controllers, now the virtual reality is no longer virtual. It becomes a tangible reality. The blue ball, red ball and black ball that he's looking at is no longer differentiated by colors. Now it is a rubber blue ball, sponge red ball and billiard black ball. This is now possible. Let me show you.
Αυτή είναι η πρώτη φορά που το παρουσιάζουμε ζωντανά σε δημόσιο μεγάλο κοινό, ας ελπίσουμε να λειτουργήσει. Αυτό που βλέπετε εδώ είναι ένας άτλας της ανατομίας και την απτική διεπαφή robogami. Έτσι, όπως όλα τα άλλα επαναρρυθμίσιμα ρομπότ, κάνει πολλαπλές εργασίες. Χρησιμεύει όχι μόνο ως ποντίκι, αλλά και ως απτική διεπαφή.
This is really the first time this is shown live in front of a public grand audience, so hopefully this works. So what you see here is an atlas of anatomy and the robogami haptic interface. So, like all the other reconfigurable robots, it multitasks. Not only is it going to serve as a mouse, but also a haptic interface.
Για παράδειγμα, έχουμε ένα λευκό φόντο όπου δεν υπάρχει κανένα αντικείμενο. Αυτό σημαίνει ότι δεν έχει κάτι να αισθανθείς, έτσι μπορούμε να έχουμε μία πολύ, πολύ ευέλικτη διεπαφή. Τώρα, το χρησιμοποιώ ως ποντίκι για να πλησιάσω το δέρμα, ένα μυϊκό χέρι, οπότε τώρα ας νιώσουμε το δικέφαλο μυ του ή τους ώμους. Τώρα βλέπετε πόσο σκληρότερο γίνεται. Ας εξερευνήσουμε περισσότερα. Ας προσεγγίσουμε το θώρακα. Μόλις ακουμπίσω πάνω στο θώρακα και μεταξύ των μεσοπλεύριων μυών, ώντας μαλακότεροι και σκληρότεροι, μπορώ να αισθανθώ τη διαφορά στην ακαμψία. Πιστέψτε με. Τώρα βλέπετε, είναι πολύ πιο άκαμπτο ως προς τη δύναμη που δίνει πίσω στο δάχτυλό μου.
So for example, we have a white background where there is no object. That means there is nothing to feel, so we can have a very, very flexible interface. Now, I use this as a mouse to approach skin, a muscular arm, so now let's feel his biceps, or shoulders. So now you see how much stiffer it becomes. Let's explore even more. Let's approach the ribcage. And as soon as I move on top of the ribcage and between the intercostal muscles, which is softer and harder, I can feel the difference of the stiffness. Take my word for it. So now you see, it's much stiffer in terms of the force it's giving back to my fingertip.
Σας έδειξα λοιπόν τις επιφάνειες που δεν κινούνται. Τι θα γίνει αν πλησιάσω κάτι που κινείται, για παράδειγμα, μια παλλόμενη καρδιά; Τι θα ένιωθα;
So I showed you the surfaces that aren't moving. How about if I were to approach something that moves, for example, like a beating heart? What would I feel?
(Χειροκρότημα)
(Applause)
Αυτό μπορεί να είναι η παλλόμενη καρδιά σας. Αυτό μπορεί να είναι στην τσέπη σας ενόσω ψωνίζετε ηλεκτρονικά. Τώρα θα μπορείτε να αισθανθείτε τη διαφορά στο πουλόβερ που αγοράζετε, πόσο μαλακό είναι, αν είναι πραγματικά κασμίρ ή όχι, ή το κουλούρι που θέλετε να αγοράσετε, πόσο σκληρό ή πόσο τραγανό είναι. Αυτό είναι τώρα εφικτό.
This can be your beating heart. This can actually be inside your pocket while you're shopping online. Now you'll be able to feel the difference of the sweater that you're buying, how soft it is, if it's actually cashmere or not, or the bagel that you're trying to buy, how hard it is or how crispy it is. This is now possible.
Η ρομποτική τεχνολογία τείνει να είναι πιο εξατομικευμένη και προσαρμοστική, να προσαρμόζεται στις καθημερινές μας ανάγκες. Αυτό το μοναδικό είδος της επαναρρυθμίσιμης ρομποτικής είναι στην πραγματικότητα η πλατφόρμα παροχής της αόρατης, διαισθητικής διεπαφής που ανταποκρίνεται ακριβώς στις ανάγκες μας. Αυτά τα ρομπότ δεν θα μοιάζουν πλέον στους χαρακτήρες των ταινιών. Αντί αυτού, θα είναι οτιδήποτε θέλετε να είναι.
The robotics technology is advancing to be more personalized and adaptive, to adapt to our everyday needs. This unique specie of reconfigurable robotics is actually the platform to provide this invisible, intuitive interface to meet our exact needs. These robots will no longer look like the characters from the movies. Instead, they will be whatever you want them to be.
Ευχαριστώ.
Thank you.
(Χειροκρότημα)
(Applause)