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.
Como especialista en robótica, me hacen muchas preguntas: "¿Cuándo me servirán el desayuno los robots?". Pensé que en el futuro la robótica se parecería más a nosotros, más a mí. Así que construí ojos que se parecieran a los míos. Construí dedos ágiles que pueden lanzarme... bolas de béisbol.
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.
Robots tradicionales, como el que ven aquí, se construyen y se hacen funcionales por medio de unas articulaciones y actuadores fijos. Esto quiere decir que su forma y funcionalidad ya están predeterminadas en su diseño. Así que incluso si este brazo puede lanzar muy bien --hasta puede darle al trípode enfrente--, no está diseñado para prepararles el desayuno exactamente. No está diseñado para batir huevos.
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.
En ese momento, tuve una idea novedosa sobre el futuro de la robótica: los Transformers. Se trasladan, corren, vuelan... y todo esto según los distintos entornos y la tarea que deban concretar. Para que esto se vuelva realidad, es necesario repensar el diseño de los robots. Imaginen un módulo robótico que tenga forma de polígono y que, usando esa sencilla forma de polígono, se reconstruya de maneras diferentes y cree así nuevas formas robóticas para realizar diversas tareas. En la computación gráfica, esto no es ninguna novedad, se ha realizado por bastante tiempo: así es como se hacen las películas. Pero si lo que quieren es crear un robot que se mueva físicamente, eso es otra historia. Se trata de un paradigma totalmente nuevo.
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."
Pero todos lo conocemos. ¿Quién no ha hecho un avión, un barco o una grulla de papel? El origami es una plataforma versátil para los diseñadores. A partir de una sola hoja de papel, se pueden hacer múltiples formas y, si no les gusta, pueden desdoblarla y volver a la hoja de papel. Doblando superficies 2D pueden crearse muchas formas 3D. Esto está demostrado matemáticamente. Imaginen si pudieran contar con una hoja de papel inteligente que se doblara por sí sola y creara distintas formas, en cualquier momento. En esto he estado trabajando. Lo llamo "origami robótico", "robogami".
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.
Aquí ven nuestra primera transformación de robogami, la realicé yo misma hace unos diez años. Es un robot plano que puede transformarse en una pirámide, volver a su forma plana y transformarse luego en una nave espacial. Se ve lindo.
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.
Diez años después, con mi equipo de investigadores de robótica origami --unas 22 personas actualmente--, creamos una nueva generación de robogamis. Son un poco más eficientes y hacen más cosas. La nueva generación de robogamis tiene un propósito. Por ejemplo, el que ven aquí puede navegar por diferentes terrenos de forma autónoma. En terreno seco y plano, se arrastra. Si encuentra un terreno áspero, comienza a rodar. Se desplaza de esta forma --es el mismo robot-- pero, dependiendo del terreno en que se encuentre, activa distintas secuencias de actuadores que tiene a bordo. Y cuando se encuentra con un obstáculo, lo salta. Para hacer esto, almacena energía en cada una de sus piernas y la libera para catapultarse como una honda. Hasta puede hacer gimnasia. Sí.
(Laughter)
(Risas)
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.
Acabo de mostrarles lo que un robogami individual puede hacer. Imaginen lo que podrían hacer en equipo. Pueden aunar esfuerzos para llevar a cabo tareas más complejas. Cada módulo, activo o pasivo, puede ensamblarse para crear diferentes formas. Y no solamente eso, al controlar las articulaciones, podemos crear y abordar diferentes tareas. Gracias a las nuevas formas, pueden completar otras tareas. Y aquí lo más importante es el ensamblaje. Deben poder localizarse de forma autónoma en diferentes espacios, conectarse y desconectarse de acuerdo al entorno y a la tarea. Y ahora podemos hacer esto.
So what's next? Our imagination.
¿Qué sigue? Lo que imaginemos.
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.
Esto es una simulación de lo que puede conseguirse con este tipo de módulos. Decidimos construir un robot de cuatro patas que se arrastre, se convierta en un perro pequeño y haga breves trotes. Con el mismo módulo, podemos lograr que haga otras tareas: el "manipulador", una tarea robótica tradicional. Con este manipulador, puede levantar objetos. Se puede agregar más módulos para que las piernas del manipulador sean más largas y pueda atacar o levantar objetos de distinto tamaño, o incluso agregar un tercer brazo. Para los robogamis no existe una única forma o tarea posible. Pueden transformarse en lo que sea, en cualquier momento y lugar.
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.
¿Cómo los fabricamos? El mayor desafío técnico de los robogamis es mantenerlos muy delgados, flexibles, pero funcionales. Están formados por múltiples capas de circuitos, motores, microcontroladores y sensores. Todo esto dentro de un cuerpo único. Y si se controlan las articulaciones individuales, pueden conseguirse movimientos suaves como el que ven ahora, al ordenárselo. En vez de ser un robot único construido específicamente para una única tarea, los robogamis se optimizan para realizar tareas múltiples. Y esto es muy importante para los entornos difíciles y únicos de la Tierra y el espacio.
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.
El espacio presenta el entorno ideal para los robogamis. No es económicamente posible tener un robot para cada tarea. ¿Quién sabe cuántas tareas deberán realizar en el espacio? Lo que se necesita es un único robot que pueda transformarse y hacer diferentes tareas. Queremos un conjunto de módulos de robogamis delgados que puedan transformarse para concretar diferentes tareas. Y no soy únicamente yo quien lo dice. La Agencia Espacial Europea y el Centro Espacial Suizo promueven exactamente este mismo concepto.
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.
Aquí pueden ver algunas imágenes de robogamis reconfigurados que exploran terreno desconocido y cavan en la superficie. Explorar no es lo único que hacen. Los astronautas necesitan ayuda adicional, ya que no se puede llevar pasantes al espacio.
(Laughter)
(Risas)
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.
Deben realizar todas las tareas tediosas. Pueden ser tareas simples, pero muy interactivas. Es necesario que los robots faciliten sus experimentos, los asistan en las comunicaciones, puedan estar en la superficie y actuar como un tercer brazo manipulando herramientas. ¿Cómo podrían controlar a los robogamis, por ejemplo, fuera de la estación espacial? Aquí pueden ver a un robogami que sostiene basura espacial. Pueden ver lo que ellos ven y así los controlan, pero mejor aún sería transferir de forma directa la sensación de lo que tocan a las manos del astronauta. Lo que se necesita es un dispositivo táctil, una interfaz táctil que recree la sensación del tacto. Al usar robogamis, podemos conseguir eso.
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.
Aquí ven la interfaz táctil más pequeña del mundo, capaz de recrear la sensación de tacto en las yemas de los dedos. Podemos hacer esto al mover el robogami, por medio de movimientos microscópicos y macroscópicos. Y con esto, podrán sentir cuál es el tamaño del objeto, su forma y sus líneas, y también su rigidez y textura. Aquí Alex tiene la interfaz justo debajo del pulgar, y al ponerse sus lentes de RV y los controladores manuales, la realidad virtual ya no es virtual, se vuelve una realidad tangible. La bola azul, la roja y la negra que está observando ya no se diferencian por colores. Ahora se trata de una bola azul de goma, una bola roja esponjosa y una bola de billar negra. Ahora esto es posible. Permítanme mostrarles.
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.
Vamos a mostrar esto en vivo por primera vez delante de una gran audiencia. Así que espero que funcione. Lo que vemos aquí es un atlas de anatomía y la interfaz táctil del robogami. Al igual que todos los robots reconfigurables, realiza múltiples tareas. Funciona como mouse y, además, como interfaz táctil.
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.
Por ejemplo, tenemos un fondo blanco sin ningún objeto. Es decir, no hay nada que tocar, así que podemos tener una interfaz muy, pero muy flexible. Ahora lo uso como mouse para acercarme a la piel, al músculo del brazo, para sentir los bíceps o los hombros. Pueden notar que se vuelve más rígido. Exploremos un poco más. Acerquémonos a las costillas. Apenas me posiciono sobre las costillas, entre los músculos intercostales, que son más suaves y más duros, puedo sentir la diferencia en la rigidez. Tendrán que confiar en mi palabra. Pueden ver que ahora está más rígido, presenta mayor resistencia bajo las yemas de mis dedos.
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?
Acabo de mostrarles superficies inmóviles. ¿Y si me acercara a algo en movimiento, por ejemplo, al corazón mientras late? ¿Cómo se sentirá?
(Applause)
(Aplausos)
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.
Este corazón podría ser el de ustedes. Esto puede estar en su bolsillo mientras hacen compras en línea. Podrían sentir la textura del pulóver que quieren comprar, qué tan suave es, si es verdadera cachemira o no; o la dona que quieren comprar, qué tan dura o crujiente es. Ahora esto es posible.
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.
La robótica está avanzando y es cada vez más personalizada y adaptable, se acomoda a nuestras necesidades diarias. Esta especie única de robots reconfigurables constituye la plataforma que proporciona esta interfaz invisible e intuitiva, capaz de satisfacer nuestras necesidades. Estos robots ya no se verán como personajes de las películas, sino que se verán como ustedes deseen.
Thank you.
Gracias.
(Applause)
(Aplausos)