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.
به عنوان یک رباتشناس سوالات بسیار زیادی میپرسیدم. «کِی برایم صبحانه حاضر میکنند؟» خب من فکر میکردم که آینده رباتیک بیشتر شبیه ما میشود. فکر میکردم آینده رباتیک شبیه من باشد، پس چشمانی ساختم که چشمانم را شبیهسازی کند. انگشتانی ساختم که به قدر کافی چالاک باشند که به من خدمت کنن ... بازی بیس بال.
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.
رباتهای کلاسیکی مثل این، ساخته و فعال شدهاند براساس تعداد ثابتی از مفاصل و عملگرها کاربردی شدهاند. و این به این معنی است که قابلیت عملکردی و شکل آنها در همان لحظه تصور آنها مشخص شدهاست. بنابراین حتی اگر این بازو واقعا پرتاب خوبی داشته باشد -- حتی در پایان هم به سهپایه برسد-- (به هدف بخورد) این به معنی نیست که برای شما به خودی خود صبحانه حاضر کند. واقعا برای خاگینه درست کردن مناسب نیست.
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.
و این زمانی بود که من دید جدیدی از رباتهای آینده را هدف قرار دادم: تغییرپذیرها. (تبدیلشوندگان) آنها رانندگی میکنند، میدوند، پرواز میکنند، همگی بسته به تغییرات دائمی، محیط جدید و کاری که آنها در دست دارند، است. برای تبدیل کردن آن به واقعیت، شما واقعا باید درباره نحوه طراحی رباتها مجددا فکر کنید. بنابراین، یک مدول (واحد) رباتیک را در شکلی چند ضلعی تصور کنید و استفاده از آن شکل چند ضلعی ساده را برای بازسازی چندین شکل مختلف برای ایجاد یک شکل جدید از ربات برای وظایف مختلف تصور کنید. در CG، گرافیک کامپیوتری، هیچ خبری نیست -- مدتی است که این کار انجام شدهاست، و این است که بیشتر فیلمها چگونه ساخته میشوند. اما اگر میخواهید یک ربات بسازید که حرکت فیزیکی بکند، داستان کاملا جدیدی است. این یک نمونه کاملا جدید است.
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."
ولی شما، همه این کارها را کردهاید. چه کسی تا حالا یک هواپیما یا قایق کاغذی درست نکرده است؟ اوریگامی بستری چند منظوره برای طراحان است. از یک صفحه کاغذ، میتوانید چندین شکل بسازید، و اگر دوست نداشتید، باز میتوانید آن را باز کنید و دوباره تا بزنید. هر شکل ۳بعدی را می توان از تا کردن سطوح ۲بعدی ساخت، و این به صورت ریاضی ثابت شدهاست. و تصور کنید اگر یک برگه هوشمند داشتید که میتوانست به هر شکلی که میخواست خود را تا بزند، هر زمانی. و این چیزی است که بر روی آن دارم کار میکنم. من این رباتیک اوریگامی را، « روبوگامی » مینامم.
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.
این اولین روبوگامی ما است که من حدود ۱۰ سال پیش ساختهام. از یک ربات ورقهای مسطح، به یک هرم تبدیل میشود و برمیگردد دوباره به شکل یک صفحه مسطح و به شاتل فضایی تبدیل میشود. خیلی دلفریب است.
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.
ده سال بعد، با گروهِ پژوهشگرِ رباتیک اوریگامی مبارزم-- که الان حدود ۲۲ نفرند در حال حاضر-- نسل جدیدی از «روبوگامی» ها را داریم، و آنها کمی کاراتر هستند و بیش از اینها کار میکنند. بنابراین نسل جدیدِ روبوگامیها درواقع در خدمت هدفی هستند. برای نمونه، این یکی در واقع در زمینههای مختلفی به صورت مستقل عمل میکند. پس وقتی زمین صاف و خشک باشد، میخزد. و اگرناگهان زمین ناهموار شد، شروع به غلتیدن میکند. این کار را میکند -- این همان ربات است -- اما بسته به نوع زمینی که با آن مواجه شود، توالی متفاوتی از عملگرها را فعال میکند که روی آن سوار است. و یکبار به یک مانع برخورد کرد، از روی آن پرید. این کار با ذخیره کردن انرژی در هر یک از ساقهایش و رها کردن آن و پرت کردنش مانند یک تیروکمان انجام میشود. و حتی حرکات ژیمناستیک هم انجام میدهد. بله.
(Laughter)
(خنده حاضرین)
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.
خب من فقط نشان دادم که یک روبوگامی به تنهایی چهکار میتواند بکند. تصور کنید به صورت گروهی چه کارهایی میتوانند انجام دهند. آنها میتوانند نیروهایشان را برای کارهای پیچیدهتری متحد کنند. هر واحدی از آن را، چه فعال و چه غیرفعال، میتوانیم آنها را برای ایجاد شکلهای متفاوتی روی هم سوار کنیم. نه فقط آن، با کنترل مفاصل تاشو، ما قادر به ایجاد و مبادرت به عمل کردن وظایف مختلفی هستیم. فرم، فضای کاری جدیدی ایجاد میکند. و این بار، آنچه که مهم است سوارکردن آنها بر روی هم است. آنها نیاز دارند که به طور مستقل یکدیگر را در یک فضای متفاوت پیدا کنند، بسته به محیط و تکلیف، وصل و یا جدا شوند. و حالا می توانیم این کار را بکنیم.
So what's next? Our imagination.
خب بعد چه؟ قوه تخیل ما.
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.
این یک شبیهسازی از چیزی است که شما میتوانید با این نوع مدولها به دست آورید. تصمیم گرفتیم که یک کاوشگر چهار پا را به یک سگ کوچک تبدیل کنیم و مسابقات زیبایی سگها را ترتیب دهیم. با همان مدولها، در واقع میتوانیم کاری کنیم که کار دیگری انجام بدهد: یک بازوی خودکار، یک کار رباتیک کلاسیک معمولی. پس با یک بازوی خودکار، میتواند یک شی را بردارد. البته، شما میتوانید مدولهای بیشتری اضافه کنید تا بازوی خودکار را بلندتر کنید. تا چیزهای بزرگتر و یا کوچکتر رابردارد، و یا حتی یک بازوی سوم هم داشته باشید. برای روبوگامیها، شکل و کار ثابتی وجود ندارد. آنها میتوانند هر زمان و هرجایی به هر چیزی تبدیل شوند.
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.
خب، چگونه آنها را میسازید؟ بزرگترین چالش تکنیکی روبوگامی این است که آنها را فوقالعاده ظریف، و انعطافپذیرنگه دارید، اما همچنان هم کارکردی باقی بمانند. آنها از لایههای متعدد مدار، موتورها، میکروکنترلرها و حسگرها، همه در یک بدنه واحد تشکیل شدهاند، و زمانی که مفاصلِ تاشویِ جداگانه را کنترل میکنید، میتوانید حرکات نرمی مثل این دست یابید که تحت فرمان شما باشد. به جای اینکه یک ربات منفرد باشد که به طورِ خاص برای یک وظیفه واحد ساخته شدهباشد، روبوگامیهایی هستند که برای انجام چند کار بهینهسازی شدهاند. و این برای محیطهای پیچیده و منحصر به فرد روی زمین و نیز در فضا بسیار مهم است.
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.
فضا یک محیط عالی برای روبوگامیها است. نمیتوانید فقط یک روبات برای یک وظیفه تهیه کنید. چه کسی میداند که با چند کار در فضا مواجهید؟ آنچه میخواهید یک بستر روباتیکی است که بتواند تبدیل شود جهت انجام وظایف چندگانه. آنچه ما میخواهیم یک دسته ورق از مدولهای روبوگرامی بسیار نازک است که میتوانند تغییر شکل یابند تا وظایف چندگانه انجام دهند. و حرف مرا را به آن منظور نگیرید البته چرا که آژانس فضایی اروپا و مرکز فضایی سوئیس این مفهوم دقیق را پشتیبانی میکنند.
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.
اینجا چندین عکس از ترکیببندی مجدد روبوگامیها، کشف سرزمینهای بیگانه، زندگی، بر روی سطح پوسته، و همچنین حفرکردن داخل پوسته را مشاهده میکنید. این فقط اکتشاف نیست. برای فضانوردان، آنها به کمک اضافی نیاز دارند، چون نمیتوانید کارآموزها را آن بالا ببرید.
(Laughter)
(خنده حضار)
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.
مجبورند هر کار خستهکنندهای را انجام دهند ممکن است ساده باشد، اما بسیار تعاملی اند. پس به رباتها نیازاست تا (فضانوردان) آزمایشهایشان را تسهیل کنند و به آنها در ارتباطات کمک کرده، فقط به سطوح وصل میشوند تا بازویِ سوم آنها ابزار متفاوتی را نگهدارند. اما چگونه آنها میتوانند روبوگامیها را برای نمونه، خارج از ایستگاه فضایی کنترل کنند؟ در این مورد، من یک روبوگامی را نشان میدهم که زباله فضایی را در دست دارد. شما میتوانید با دیدگاه خود کار کنید تا بتوانید آنها را کنترل کنید، اما چه چیزی بهتر از این که حس لامسه به طور مستقیم به دست فضانوردان منتقل شود. و آنچه که نیاز دارید، یک دستگاه لمسی، یک رابط لامسهای که حس لامسه را بازسازی میکند. و با استفاده از روبوگامیها، میتوانیم این کار را انجام دهیم.
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.
این کوچکترین رابط لامسهای در جهان است که میتواند حس لامسه را درست زیر نوک انگشت خود ایجاد کند. ما این کار را با حرکت روبوگامی با حرکات بسیار ریز و بسیار درشت در صحنه انجام میدهیم. و با داشتن این، نه تنها شما میتوانید احساس کنید که شی چقدر بزرگ است، گردی و خطوط، بلکه سفتی و بافت را نیز نشان میدهد. الکس این رابط را درست زیر انگشت خود دارد، و اگر او ازعینکِ واقعیت مجازی گوگل و کنترل گر دست استفاده کرده، اکنون واقعیت مجازی دیگر مجازی نیست. این یک واقعیت ملموس میشود. توپ آبی، توپ قرمز و توپ سیاه که به آن نگاه میکند دیگر فقط با رنگها متمایز نمیشود. حالا یک توپ پلاستیکی آبی است، توپ اسفنجی سرخ و توپ سیاه بیلیارد. اکنون این ممکن شده است. بگذارید به شما نشان دهم.
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.
این نخستین باری است که این تصویر به صورت زنده در مقابل جمعیت عظیم عمومی نمایش داده میشود، پس امیدوارم کار کند. پس چیزی که اینجا میبینید یک اطلس کالبد شناسی و رابط لامسه ای روبوگامی است. بنابراین، مانند دیگر رباتهایِ قابل پیکربندی مجدد دیگر، این کاری چندگانه است. نه تنها به عنوان یک ماوس به کار میرود، بلکه یک رابط لامسهای نیز هست.
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.
بنابراین برای مثال، ما یک پسزمینه سفید داریم که در آن هیچ چیزی نیست. این یعنی هیچ چیزی برای حس کردن وجود ندارد، پس میتوانیم یک رابطِ بسیار بسیار انعطافپذیر داشته باشیم. حالا، من از این به عنوان ماوس برای نزدیک شدن به پوست، یک بازوی عضلانی استفاده میکنم، پس اجازه دهید عضلات دو سر و یا شانههای او را حس کنیم. پس حالا میبینید که چقدر سختتر میشود. بیایید بیشتر بررسی کنیم. بیایید به قفسهسینه نزدیک کنیم. و به محض اینکه روی قفسهسینه حرکت میکنم و بین ماهیچههای بین دندهای، که نرمتر و سختترهستند، میتوانم تفاوت سختی را حس کنم. حرف مرا باور کنید. پس حالا میبینید، از نظر نیرویی که به نوک انگشتانم باز میگردد، محکمتر است.
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?
پس من سطوحی را که حرکت نمیکنند را به شما نشان دادم. اگر قرار بود به چیزی نزدیک شوم که حرکت کند، برای نمونه ، مانند قلب طپنده؟ چه چیزی حس میکردم؟
(Applause)
(تشویق)
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.
این می تواند قلب طپنده شما باشد. این میتواند در واقع داخل جیب شما باشد در حالی که به صورت آنلاین خرید میکنید. اکنون شما قادر خواهید بود تفاوت پلیوری را که میخواهید بخرید، حس کنید، چه نرم است، این که آیا واقعا پشم کشمیر است، یا نانشیرینی که میخواهید بخرید، چقدر سفت یا چقدر ترد است. اکنون امکانپذیرشده است.
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.
فناوری رباتیک در حال پیشرفت است تا شخصی سازی و انطباقی شود، تا با نیازهای روزمره ما سازگار شود. این گونه منحصر به فردِ رباتهای قابل پیکربندی مجدد در واقع بستری برای فراهم کردن این رابط نامریی و نامریی برای برآوردن نیازهای دقیق ما است. این رباتها دیگر شبیه شخصیتهای فیلم نخواهند بود. در عوض، آنها هر چیزی که شما میخواهید میشوند.
Thank you.
سپاسگزارم.
(Applause)
(تشویق)