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.
Comme je suis roboticienne, on me pose beaucoup de questions. « Quand vont-ils me servir le petit déjeuner ? » Alors, j'ai imaginé que l'avenir de la robotique nous ressemblerait plus. J'ai pensé qu'il me ressemblerait, j'ai donc construit des yeux, pour simuler les miens. J'ai construit des doigts suffisamment habiles pour m'envoyer... des balles de base-ball.
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.
Des robots standard comme celui-ci sont construits et deviennent fonctionnels grâce à un nombre fixe d'articulations et de mécanismes. Ce qui signifie que leurs fonctionnalités et leur forme sont déjà fixées au moment de leur conception. Alors, même si ce bras a un très bon lancer – il a même touché le trépied au final – il n'est pas conçu pour vous préparer un petit déjeuner. Il n'est pas très adapté pour préparer les œufs brouillés.
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.
C'est alors que j'ai eu une nouvelle vision des robots du futur : les Transformers. Ils conduisent, ils courent, ils volent, tout dépend de la tâche à accomplir et du nouveau contexte en perpétuelle évolution. Pour en faire une réalité, il faut repenser à comment les robots sont conçus. Imaginons un module robotique en forme de polygone et utilisons cette forme simple pour reconstituer plein de formes différentes et créer un nouveau genre de robot pour des tâches variées. En infographie, ce n'est pas nouveau – cela existe depuis un moment, la plupart des films sont faits ainsi. Mais, si vous essayez de construire un robot qui bouge physiquement, c'est une tout autre histoire, un paradigme totalement nouveau.
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."
Pourtant, vous l'avez tous fait. Qui n'a pas créé un avion, un bateau ou une grue en papier ? L'origami est un mode d'expression polyvalent pour les designers. D'une feuille de papier, on peut créer plein de formes différentes et si vous n'aimez pas le résultat, il suffit de déplier et plier à nouveau. Chaque forme en 3D peut être réalisée à partir de surfaces 2D en les pliant, c'est démontré mathématiquement. Et imaginez que vous ayez une feuille intelligente, capable de se plier elle-même dans n'importe quelle forme, à tout moment. C'est sur quoi j'ai travaillé. J'appelle cet origami robotique un « 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.
Voici la première transformation de notre robogami que j'ai réalisée il y a une dizaine d'années. D'une feuille plate, le robot se transforme en pyramide, à nouveau en feuille plate, puis en navette spatiale. C'est plutôt mignon.
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.
10 ans plus tard, avec mon groupe de chercheurs ninja en origami robotique – nous sommes maintenant presque 22 – nous avons une nouvelle génération de robogamis. Ils sont un peu plus efficaces et ils font plus de choses. La nouvelle génération de robogamis a un but. Par exemple, celui-ci évolue en autonomie sur différents terrains. Sur un terrain sec et plat, il rampe. Et s'il rencontre soudain un terrain accidenté, il commence à rouler. Il le fait – c'est le même robot – selon le terrain qu'il rencontre, il active une séquence différente de mécanismes embarqués. Dès qu'il rencontre un obstacle, il saute par-dessus. Il le fait en stockant de l'énergie dans chacune de ses jambes, en la libérant et en se catapultant comme un lance-pierres. Et il fait même de la gymnastique. Ouais.
(Laughter)
(Rires)
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.
Je viens de vous montrer ce qu'un seul robogami peut faire. Imaginez ce qu'ils peuvent faire en groupe. Ils peuvent unir leurs forces pour s'atteler à des tâches plus complexes. Chaque module, actif ou passif, peut être assemblé pour créer des formes différentes. En plus de cela, en contrôlant le pliage des articulations, nous sommes capables de créer et d'aborder différentes tâches. Les formes créent de nouvelles possibilités de tâches. Et ici, c'est l'assemblage qui est le plus important. Ils ont besoin de se retrouver tout seuls dans un espace différent, de s'attacher et se détacher, selon le contexte et la tâche à effectuer. Désormais, on le peut faire.
So what's next? Our imagination.
Alors, quelle est l'étape suivante ? Notre imagination.
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.
Voici une simulation de ce que vous pouvez réaliser avec ce type de module. Nous avons décidé de construire un robot rampant à quatre pattes qui se transforme en petit chien et se déplace par petits trots. A partir du même module, nous pouvons en faire autre chose : un bras manipulateur, une tâche typique pour un robot. Grâce au bras manipulateur, il peut ramasser un objet. Bien sûr, on peut ajouter plus de modules afin d'allonger les jambes du robot pour qu'il appréhende ou ramasse des objets plus gros ou plus petits, ou même lui ajouter un troisième bras. Pour les robogamis, il n'y a ni forme ni tâche fixe. Ils peuvent se transformer en tout, partout et à tout moment.
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.
Alors, comment les fabrique-t-on ? Le plus grand défi technique du robogami est de le garder très fin, flexible, mais toujours fonctionnel. Il est composé de plusieurs couches de circuits, de moteurs, de microcontrôleurs et de capteurs, tous réunis en un ensemble. Quand on contrôle chaque pliage d'articulation, on peut réaliser des mouvements doux comme celui-ci sur commande. Au lieu d’être un robot conçu pour une seul tâche, les robogamis sont optimisés pour effectuer des opérations multitâches. Et c'est très important dans les environnements complexes et uniques sur Terre comme dans l'espace.
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.
L'espace est un environnement parfait pour les robogamis. On ne peut pas s'y permettre d'avoir un robot pour chaque tâche. Qui sait ce que nous allons trouver à faire dans l'espace ? Il nous faut une seule base robotique transformable et multi-tâches. Il nous faut un ensemble de modules de robogamis fins et transformables pour effectuer des tâches variées. Et je ne suis pas la seule à le dire car l'Agence spatiale européenne et le Bureau spatial suisse soutiennent exactement la même idée.
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.
Vous voyez ici quelques images de transformations des robogamis, qui explorent une terre étrangère au-dessus du sol, en surface, et qui creusent la surface. Ils ne font pas qu'explorer. Les astronautes ont besoin d'une aide supplémentaire, car impossible d'emporter des stagiaires là-haut.
(Laughter)
(Rires)
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.
Ils doivent effectuer chaque tâche fastidieuse. Elles sont parfois simples, mais très interactives. Il y a besoin de robots pour faciliter leurs expériences, en les aidant avec la communication, en se positionnant à la surface comme troisième bras pour manipuler les outils. Mais comment contrôler les robogamis, par exemple, en dehors de la station spatiale ? Voici un robogami qui tient des débris spatiaux. Vous pouvez voir ce qu'ils voient et ainsi les contrôler, mais ce serait mieux que la sensation du toucher soit directement transmise vers les mains des astronautes. Vous avez besoin d'un appareil haptique, une interface haptique qui recrée la sensation du toucher. Et en utilisant des robogamis, nous pouvons le faire.
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.
Voici l'interface haptique la plus petite au monde : elle peut recréer la sensation du toucher juste sous vos doigts. Nous pouvons ainsi déplacer le robogami par des mouvements microscopiques et macroscopiques. Et ce faisant, vous pourrez non seulement ressentir la taille de l'objet, sa forme et ses lignes, mais aussi sa rigidité et sa texture. Cette interface est située juste sous le pouce d'Alex, et s'il l'utilise avec un casque de réalité virtuelle et des manettes, alors la réalité virtuelle n'a plus rien de virtuel. Elle devient une réalité tangible. Les boules bleue, rouge et noire qu'il regarde ne sont plus seulement différenciées par la couleur. La bleue est désormais en caoutchouc, la rouge en mousse, la noire de billard. C'est aujourd'hui possible. Laissez-moi vous montrer.
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.
C'est vraiment la première fois qu'on le montre en direct devant un public, un public nombreux, alors espérons que cela fonctionne. Vous avez ici une image d'un atlas d'anatomie et l'interface haptique du robogami. Comme tous les autres robots reconfigurables, il est multi-tâche. Il va non seulement servir de souris, mais aussi d'interface haptique.
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.
Alors, par exemple, nous avons un fond blanc vide. C'est-à-dire qu'il n'y a pas de sensation, afin d'avoir une interface très flexible. Maintenant, je l'utilise comme une souris pour s'approcher de la peau, du bras musclé pour sentir les biceps, ou les épaules. Vous voyez maintenant à quel point il devient rigide. Explorons un peu plus. Approchons-nous de la cage thoracique. Dès que je remonte la cage thoracique et que je passe entre les muscles intercostaux, qui sont plus tendres et plus durs, je peux sentir la différence de raideur. Croyez-moi sur parole. Il est maintenant beaucoup plus rigide et renvoie plus de résistance vers le bout de mes doigts.
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?
Je vous ai fait une démonstration pour des surfaces immobiles. Et si je devais m'approcher d'un organe en mouvement, par exemple, d'un cœur qui bat ? Que ressentirais-je ?
(Applause)
(Applaudissements)
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.
Ce cœur qui bat, c'est peut-être le vôtre. Cette interface peut se trouver à l'intérieur de votre poche quand vous achetez en ligne. Vous pourrez sentir la texture du pull que vous voulez acheter, comme il est doux, si c'est vraiment du cachemire ou non, ou celle du bagel que vous pensez acheter, comme il est dur ou croustillant. C'est maintenant possible.
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 technologie robotique évolue pour devenir plus personnalisée et adaptable, afin de s’adapter à nos besoins de tous les jours. Cette espèce unique de robots reconfigurables est le point de départ pour créer l'interface invisible et intuitive qui répondra à nos besoins précis. Ces robots ne ressembleront plus aux personnages de cinéma. A la place, ils seront ce que vous voulez qu'ils soient.
Thank you.
Je vous remercie.
(Applause)
(Applaudissements)