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.
Robotszakértőként sokszor megkérdezik tőlem: "Mikortól fogják robotok felszolgálni a reggelimet?" Azt gondoltam, hogy a robotok emberszerűbbek lesznek. Azt gondoltam, hogy rám fognak hasonlítani. Ezért olyan szemeket építek, melyek olyanok, mint az enyém, olyan precíz ujjakat, melyekkel akár... baseballozhatok is.
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.
Ezeknek a klasszikus robotoknak az építése és működése az állandó számú csuklón és működtetőszerven múlik. Ez azt jelenti, hogy testre szabott feladatot hajtanak végre, formájuk már a tervezés pillanatában meghatározott. Bár ez a kar igazán szépen dob – végül még az állványt is eltalálta –, de ettől még nem tud magától reggelit készíteni. Nem alkalmas tojásfőzésre.
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.
Itt villant be nekem az új robotok jövőképe: az alakváltó robotok. Vezetnek, futnak, repülnek, a folyton változó, új környezettől és az adott feladattól függően. Ennek megvalósítására át kell gondolni a robotok tervezését. Úgy képzeljék el, hogy a robot építőelemeit sokszögűre tervezzük, és ugyanazt a sokszöget használjuk különböző összetett formák kialakítására, mert különböző feladatokhoz más-más forma szükséges. A számítógépes grafikában ez nem újdonság, már jó ideje használják a legtöbb film készítésénél. De ha mozgásba kell hozni egy robotot, az teljesen más helyzet. Ez egészen új felállás.
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."
Mindenki szembesült már ilyennel. Hajtogattak repülőt, hajót vagy madarat papírból? Az origami sokféle lehetőséget biztosít a tervezőknek. Egyetlen papírlapból sokféle formát lehet kialakítani, és ha nem tetszik az eredmény, kisimítjuk, és újra lehet kezdeni. Síkidomból létre lehet hozni térbeli alakzatot hajtogatással. Ez matematikailag is alátámasztott. Képzeljenek el egy okoslapot, ami bármilyen formára képes összehajtogatni magát, bármikor. Ezen dolgozom. Úgy hívom: robot-origami, vagy "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.
Íme, az első robogami átalakulás, én készítettem tíz éve. Egy lapos robotból piramis lesz, és ismét lapos robot, majd űrsikló. Milyen aranyos!
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.
Tíz év elteltével origami robot kutató nindzsa csapatommal, most épp 22 fővel, új robogami nemzedékünk van, ezek kicsit hatékonyabbak, és többet tudnak elődjeiknél. A robogamik új nemzedéke határozott célt szolgál. Ez például magától képes mozgást váltani, a tereptől függően. Száraz egyenletes talajon csúszkál. Mikor hirtelen egyenetlen talajhoz ér, átbucskázik. Ezt teszi, ugyanaz a robot, de a talajviszonyoktól függően a vezérlőben lévő különböző programok szerint mozog. Ha akadályba ütközik, akkor átugrik rajta. Az ehhez szükséges energiát a lábaiban tárolja, amit kiold, majd kilövi magát, mint egy csúzliból. Még tornázni is tud. Ez igen!
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Bemutattam egyetlen robogami képességét. Képzelhetik, mit tudhatnak csoportosan! Összefoghatnak összetettebb feladatok kivitelezéséhez. Minden aktív vagy passzív modult összeszerelhetünk különböző formákban. De nem csak ennyi, a hajlítható csatlakozások irányításával más-más feladatra tehetjük őket alkalmassá. A forma újraértelmezi a feladat terét. Jelenleg az összerakásuk a legfontosabb. Önállóan kell különböző helyeken megtalálniuk egymást, kapcsolódni vagy szétválni, környezettől és feladattól függően. És ezt ma már meg tudjuk valósítani.
So what's next? Our imagination.
Mi lesz a következő lépés? Fantáziánk szabja meg.
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.
Ez szimulálja, mi valósítható meg ilyen modullal. Elhatároztuk, hogy készítünk egy négylábú lánctalpast, ami aprókat lépegető kiskutyává alakul át. Ugyanazzal a modullal egyéb feladatot is el tudunk látni: lehet belőle markoló, ami tipikus, klasszikus robotfeladat. Egy markolókanállal tárgyat emelhet fel. Természetesen több modult is adhatunk hozzá, hogy hosszabb karja legyen, hogy kisebb-nagyobb tárgyakat is megtaláljon és megragadjon, akár három karú is lehet. A robogamiknak nincs meghatározott formájuk vagy feladatuk. Átalakíthatóak bármivé, bárhol, bármikor.
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.
Hogyan gyártjuk őket? A legfontosabb feltétel, hogy egészen vékonyak legyenek, hajlékonyak, ugyanakkor működőképesek. Több réteg áramkör alkotja, motorok, mikrovezérlők és érzékelők. Mindez egyetlen felületen, és mikor egyenként vezérlünk minden hajlítható kapcsolódást, akkor parancsunkra ilyen egészen finom mozgásra képesek. Az egyetlen célfeladatra fejlesztett egyedi robotokkal ellentétben a robogamik több feladatra is alkalmasak. Ez lényeges, ha figyelembe vesszük a bonyolult és egyedi környezetet a Földön és az űrben.
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.
Az űr tökéletes helyszín robogamiknak. A feladatok nem oldhatók meg egyetlen célra szánt egyetlen robottal. Ki tudja, hány feladattal találkozunk az űrben? Egyetlen vezérelt egységről többféle feladat ellátása képes robotok kellenek. Nekünk vékony robogami modulokra van szükségünk, melyek képesek sokféle feladat ellátására átalakulni. Nem kell, hogy higgyenek nekem, mert az Európai Űrügynökség és a Svájci Űrközpont pontosan ezt a projektet támogatja.
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.
Íme, pár kép a robogamik átalakulásáról, amint kutatják az idegen területet, a felszíni réteget, ásnak a felszínen. Nem csak kutatnak. Az űrhajósoknak segítenek, mert nem küldhetünk utánuk segédeket.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Minden unalmas tennivalót nekik kell elvégezni. Lehetnek egyszerűek, de nagyon interaktívak. Szükségünk van tehát robotokra, hogy megkönnyítsék a kísérleteinket, segítsék a kapcsolattartást. Letalpalnak a felszínen, hogy harmadik karként segítsenek tartani a szerszámokat. De hogy fogják vezérelni a robogamikat, például az űrállomáson kívül? Mutatok egy űrszemetet hordozó robogamit. Vizuálisan követhető a tevékenysége, de még jobb lenne, ha az irányító közvetlenül tapinthatná is a kezével. Ehhez érintő egységre van szükség, egy érintőfelületre, mely újra felidézi a tapintás érzését. A robogamikkal ezt meg tudjuk valósítani.
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.
Ez a világ legkisebb érintőfelülete, ami tapintásérzetet kelt az ujjbegyekben. Ezt a robogamik mikroszkopikus és makroszkopikus térmozgásával valósítjuk meg. Ennek segítségével nemcsak a tárgy méretét, íveit és vonalait lehet érezni, hanem a keménységét és az anyag szerkezetét is. Ezt érzi Alex a hüvelykujja alatt, és ha még virtuális szemüveget és kézi vezérlőt is használ, akkor már nem is virtuális az a valóság. Tapintható valósággá válik. A kék, piros és fekete golyók már nem csak szín szerint különböztethetők meg. A kék gumiból van, a piros szivacsból, a fekete pedig biliárdgolyó. Most már érzékelhető. Megmutatom!
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.
Első alkalom, hogy megmutatom a nagyközönség előtt, úgyhogy remélem, működik. Íme, egy anatómiai térkép, és a robogami érintőfelülete. Mint minden átalakítható robot, ez is sokrétű. Nem csak egérként működik, hanem érintőfelületként is.
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.
Van például egy fehér hátterünk, ahol nincsenek tárgyak. Vagyis nincs mit érezni, tehát nagyon, nagyon rugalmas lehet a felületetünk. Most egérként használom, és a bőrfelülethez közelítem egy izmos karon, tapintható a bicepsz vagy a válla. Figyeljük meg, mennyivel keményebb itt. Folytassuk a kísérletet! Közelítsük a mellkashoz. Ahogy a mellkas felső része és a bordaközi izmok között mozgatom, hol keményebb, hol puhább, érzem a különbséget köztük. Esküszöm! Figyeljék meg, sokkal erősebb, a visszajelző erő más, amit érzek az ujjaimmal.
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?
Eddig csak mozdulatlan felületeket mutattam be. Most lássuk, milyen, ha mozgó felülethez közelítek. Például egy dobogó szívhez. Mit érezhetek?
(Applause)
(Taps)
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.
Ez lehet a szívverésünk. A zsebünkben lehet, míg online vásárolunk. Megfoghatjuk a szvettert, amit megveszünk. Érezzük, mennyire puha, kasmír vagy sem. Vagy hogy a kiszemelt pékáru mennyire kemény, mennyire ropogós. Ez már lehetséges.
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.
A robottechnika fejlődik, sokkal személyre szabottabb és alkalmazkodóbb, és napi igényeinkhez idomul. Ez az egyedi átalakítható robotfaj jelenti azt a láthatatlan, rögtönzött felületet, mely megfelel adott igényeinknek. A robotok többé nem úgy néznek ki, mint filmekben szereplő társaik. Viszont pontosan olyanok, amilyenre szükségünk van.
Thank you.
Köszönöm.
(Applause)
(Taps)