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.
כמומחית לרובוטיקה מפנים אליי שאלות רבות. "מתי הם יתחילו להגיש לי ארוחת בוקר?" חשבתי שהעתיד של הרובוטים יהיה להראות יותר כמונו, חשבתי שהם ייראו כמוני, אז בניתי עיניים שיֶדַמוּ את העיניים שלי. בניתי אצבעות גמישות מספיק כדי לשרת אותי... כדורי בסיס.
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.
רובוטיים קלאסיים כמו זה נבנים והופכים לשימושיים בהתבסס על מספר קבוע של מפרקים ומנועים. והמשמעות היא שהשימוש והצורה שלהם נקבעו מראש ברגע שבו הם נוצרו. כך שלמרות שלזרוע הזו יש זריקה ממש טובה -- היא אפילו פגעה בחצובה בסיום -- היא לא נועדה לבשל עבורכם ארוחת בוקר כלל ועיקר. היא לא ממש מתאימה לביצים מקושקשות.
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.
זה היה הרגע שבו הגיתי חזון חדש לעתיד הרובוטים: המשתנים (הטרנספורמרים). הם נוסעים, הם רצים, הם טסים, הכל תלוי בסביבה המשתנה תמידית ובמשימה הנדרשת. כדי להפוך זאת למציאות, צריך לחשוב מחדש על הדרך שבה רובוטים מעוצבים. דמיינו מודול רובוטי בצורת מצולע. ועל שימוש בצורת המצולע הפשוט הזה, לבנייה מחדש של צורות שונות רבות כדי ליצור סוג חדש של רובוט למשימות שונות. ב- CG, גרפיקה ממוחשבת, זה לא חדש כלל -- זה מבוצע כבר מזה זמן רב, וכך עושים את רוב הסרטים. אבל אם מנסים לבנות רובוט שזז פיזית, זה סיפור אחר לגמרי. זוהי פרדיגמה חדשה לגמרי.
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."
אבל כולכם כבר עשיתם את זה. מי לא יצר מטוס מנייר, סירה מנייר, עגור מנייר? אוריגאמי היא פלטפורמה ורסטילית למעצבים. מגליון נייר אחד אפשר להכין צורות רבות, ואם הצורה לא מוצאת חן בעיניכם, אתם פותחים ומקפלים אותה מחדש. אפשר ליצור כל צורה תלת מימדית ממשטח דו מימדי על ידי קיפול, וזה מוכח מתמטית. תארו לעצמכם שיש לכם גליון חכם שיכול להתקפל בעצמו לכל צורה שהוא רוצה, בכל זמן. על זה אני עובדת. אני קוראת לזה אוריגאמי רובוטי, "רובוגאמי".
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.
זו הטרנספורמציה הראשונה של רובוגאמי שיצרתי לפני כעשר שנים. מרובוט של גליון שטוח, הוא הופך לפירמידה וחזרה לגליון שטוח ולמעבורת חלל. חמוד למדי.
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.
עשר שנים לאחר מכן, עם קבוצת חוקרי הנינג'ה של אוריגאמי רובוטי - כ- 22 כאלו נכון להיום -- יש לנו דור חדש של רובוגאמים, והם קצת יותר יעילים והם עושים יותר מכך. הדור החדש של הרובוגאמים משמשים למטרות שונות. זה למשל, מנווט על פני שטח שונים בצורה עצמאית. כשמדובר במשטח יבש ושטוח, הוא זוחל. ואם הוא נתקל בפני שטח קשים, הוא מתחיל להתגלגל. הוא עושה את זה -- זה אותו רובוט -- אבל בהתאם לפני השטח שהוא נתקל בהם, הוא משתמש ברצף שונה של מפעילים שקיימים בו. וכאשר הוא נתקל במכשול, הוא קופץ מעליו. הוא עושה זאת על ידי צבירה של אנרגיה בכל אחת מהרגליים שלו שחרור שלה ושיגור עצמי כמו קליע. והוא אפילו עושה התעמלות. יאיי.
(Laughter)
(צחוק)
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.
כרגע הראיתי לכם מה רובוגאמי יחיד יכול לעשות. תארו לעצמכם מה הם יכולים לעשות כקבוצה. הם יכולים לאחד כוחות כדי לבצע משימות מורכבות יותר. כל מודול, אקטיבי או פסיבי, אנחנו יכולים להרכיב אותם כדי ליצור צורות שונות. לא זאת בלבד, על ידי שליטה במפרקים המתקפלים, אנחנו יכולים ליצור ולבצע משימות שונות. הצורה מאפשרת מרחב חדש של משימות. והפעם, הדבר החשוב ביותר הוא ההרכבה. הם צריכים למצוא אחד את השני בצורה עצמאית במרחב שונה, להתחבר ולהתנתק, בהתאם לסביבה ולמשימה. ואנחנו יכולים לעשות את זה עכשיו.
So what's next? Our imagination.
אז מה הדבר הבא? הדמיון שלנו.
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.
זו סימולציה של מה שאפשר להשיג עם סוג כזה של מודול. החלטנו שיהיה לנו זחלן בעל ארבע רגליים שיהפוך לכלב קטן ויעשה צעדים קטנים. עם אותו מודול, אנחנו יכולים לגרום לו לעשות משהו נוסף: מניפולטור, משימה רובוטית קלאסית טיפוסית. המניפולטור יכול להרים חפץ. אפשר כמובן להוסיף עוד מודולים כדי להאריך את הרגליים של המניפולטור להסתער או להרים חפצים גדולים או קטנים יותר, או אפילו שתהיה לו זרוע שלישית. לרובוגאמים אין צורה או משימה אחת קבועה. הם יכולים להשתנות לכל דבר, בכל מקום, בכל זמן.
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.
אז איך יוצרים אותם? האתגר הטכני הגדול ביותר עבור רובוגאמים הוא להשאיר אותם סופר-דקים, גמישים, ועדין שיישארו שימושיים. הם מורכבים ממספר שכבות של מעגלים, מנועים, מיקרו-בקרים וסנסורים, כולם בגוף אחד, וכששולטים במפרקי קיפול בדידים, אפשר להשיג תנועות רכות כמו זו לפי פקודה. במקום שיהיה רובוט בודד שיוצר במיוחד למשימה בודדת, רובוגאמים מותאמים במיוחד לריבוי משימות. וזה חשוב למדי בסביבה הייחודית והקשה של כדור הארץ כמו גם בחלל.
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.
החלל הוא הסביבה המושלמת לרובוגאמים. איננו יכולים להרשות לעצמנו רובוט אחד למשימה אחת. מי יודע בכמה משימות ניתקל בחלל? מה שנרצה הוא פלטפורמה רובוטית אחת שיכולה להשתנות ולבצע ריבוי משימות מה שאנחנו רוצים הוא משטח של מודולי רובוגאמי דקים שיכול להשתנות ולבצע משימות רבות. אל תאמינו רק לי בנושא הזה, מפני שסוכנות החלל האירופאית ומרכז החלל השוויצרי נותנים חסות לקונספט הזה בדיוק.
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.
כאן אתם יכולים לראות מספר תמונות של הרכבה מחדש של רובוגאמים, חוקרים את האדמה הלא מוכרת מעל פני הקרקע, על פני השטח, כמו גם חופרים לתוך הקרקע. זהו לא רק מחקר. אסטרונאוטים זקוקים לעזרה נוספת, מפני שאי אפשר להביא לשם מתלמדים.
(Laughter)
(צחוק)
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.
הם צריכים לעשות את כל העבודות המייגעות. הם אולי פשוטים, אבל סופר אינטראקטיביים. יש צורך ברובוטים כדי לסייע להם בניסויים, לעזור להם בתקשורת ולעגן את עצמם למשטחים כדי להיות עבורם יד שלישית ולהחזיק כלים שונים. אבל איך הם יוכלו לשלוט ברובוגאמים, למשל, מחוץ לתחנת החלל? במקרה הזה אני מראה רובוגאמי שמחזיק פסולת חלל. אפשר לעבוד באמצעות מבט כדי לשלוט בהם, אך מה שיהיה טוב יותר הוא שתהיה תחושה של מגע שתועבר ישירות לידיים של האסטרונאוטים. ומה שצריך הוא מכשיר חישה, ממשק חישה שיוצר מחדש את תחושת המגע. באמצעות שימוש ברובוגאמים אפשר לעשות זאת.
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.
זה ממשק החישה הקטן ביותר בעולם שיכול ליצור מחדש את תחושת המגע מתחת לקצות האצבעות. אנחנו עושים זאת על ידי הזזת הרובוגאמי על ידי תזוזות מיקרוסקופיות ומאקרוסקופיות בכל שלב. ובכך נוכל להרגיש לא רק כמה גדול החפץ, את העלגלות שלו ואת קווי המתאר, אלא גם את הנוקשות ואת המרקם. לאלכס יש את הממשק הזה ממש מתחת לבוהן, וכאשר הוא משתמש בו באמצעות משקפי מציאות מדומה ושלטי יד, המציאות המדומה היא כבר לא מדומה. היא הופכת למציאות מוחשית. הכדור הכחול, הכדור האדום והכדור השחור שהוא מביט בהם כבר אינם נבדלים בצבעים. כעת אלו כדור גומי כחול, כדור ספוג אדום וכדור ביליארד שחור. זה אפשרי עכשיו. הרשו לי להראות לכם.
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.
זו למעשה הפעם הראשונה שזה מוצג בזמן אמת בפני קהל ציבורי, כך שאני מקווה שזה יעבוד. מה שאתם רואים כאן הוא אטלס של אנטומיה וממשק החישה של הרובוגאמי. כמו כל הרובוטים האחרים שניתנים להגדרה, הוא תומך בריבוי משימות. הוא ישמש לא רק כעכבר, אלא גם כממשק חישה.
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.
למשל, יש לנו רקע לבן שאין עליו שום חפץ. זה אומר שאין מה להרגיש, כך שיכול להיות לנו ממשק גמיש מאד. כעת אני משתמשת בעכבר הזה כדי להתקרב לעור, זרוע שרירית, כעת בואו נחוש את שרירי הזרוע שלו, או את הכתפיים. כעת אתם יכולים לראות כמה נוקשה הוא נהיה. בואו נמשיך לחקור. בואו ניגש לבית החזה. מיד כשאני נעה מעל בית החזה ובין השרירים הבין-צלעיים, שהם רכים יותר וקשים יותר, אני יכולה לחוש בהבדל בנוקשות. האמינו לי. כעת, אתם יכולים לראות שהוא נוקשה יותר מבחינת הכח שבו הוא מתנגד לקצה האצבע שלי.
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?
הראיתי לכם משטחים שלא זזים. מה אם עליי להתקרב למשהו שזז, למשל, כמו לב פועם? מה ארגיש?
(Applause)
(מחיאות כפיים)
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.
זה יכול להיות הלב הפועם שלכם. למעשה זה יכול להיות בתוך הכיס שלכם בזמן שאתם קונים ברשת. כעת אתם יכולים להרגיש את השוני של המיזע שאתם קונים, עד כמה הוא רך, אם זה באמת קשמיר או לא, או את הכעך שאתם רוצים לקנות, עד כמה הוא קשה או עד כמה הוא פריך. עכשיו זה אפשרי.
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.
טכנולוגית הרובוטיקה מתקדמת להיות יותר מותאמת אישית ומסתגלת, כך שתותאם לצרכי היומיום שלנו. הזן הייחודי של רובוטים שניתנים להגדרה היא הפלטפורמה שתאפשר את הממשק הבלתי נראה, האינטואיטיבי שיענה לצרכים המדויקים שלנו. הרובוטים הללו כבר לא ייראו כמו הדמויות מהסרטים. במקום זאת, הם יהיו מה שתרצו שיהיו.
Thank you.
תודה רבה
(Applause)
(מחיאות כפיים)