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 engenheira de robótica, fazem-me muitas perguntas. "Quando me vão servir o pequeno almoço?" Eu pensava que o futuro da robótica seria mais parecido connosco. Pensava que os robôs seriam parecidos comigo por isso construí olhos que simulavam os meus. Construí dedos hábeis para me servir bolas de beisebol.
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.
Robôs clássicos como este constroem-se e funcionam com base num número fixo de juntas e atuadores. O que significa que a sua funcionalidade e forma já estão fixos no momento da sua conceção. Apesar de este braço ter um ótimo serviço — até atingiu o tripé no final — não foi feito para nos cozinhar o pequeno almoço. Não é adequado para fazer ovos mexidos.
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.
Foi então que tive uma nova visão da robótica do futuro: os "transformers". Eles conduzem, correm, voam, dependendo do novo ambiente em constante alteração e da tarefa em questão. Para tornar isto realidade, temos de repensar como são construídos os robôs. Imaginem um módulo robótico em forma de polígono e imaginem utilizar essa forma de polígono para reconstruir várias formas diferentes e criar uma nova forma de robô para diferentes tarefas. Em computação gráfica, não é novidade. Já se faz há algum tempo, e a maioria dos filmes são feitos dessa forma. Mas, se estamos a tentar fazer um robô que se move fisicamente, é completamente diferente. É um paradigma completamente novo.
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."
Mas já todos fizeram isto. Quem já não fez um avião, um barco ou um pássaro de papel? O origami é uma plataforma versátil para os construtores. Com uma só folha de papel, podemos fazer várias formas e, se não gostarmos, desdobramos e voltamos a dobrar. É possível fazer qualquer forma 3D ao dobrar superfícies 2D, e isto prova-se de forma matemática. Imaginem que têm uma folha inteligente que se dobra sozinha em qualquer forma, em qualquer momento. É nisso que tenho estado a trabalhar. Chamo-lhe 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.
Esta é a nossa primeira transformação "robogami" feita por mim há cerca de 10 anos. De um robô de folha plana, transforma-se numa pirâmide e novamente numa folha plana e depois numa nave espacial. Muito querido.
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.
Dez anos mais tarde, com o meu grupo de engenheiros robóticos ninjas — cerca de 22 agora — temos uma nova geração de "robogamis" que são um pouco mais eficazes e fazem mais do que isso. A nova geração de "robogamis" tem um objetivo. Por exemplo, este navega de forma autónoma através de diferentes terrenos. Quando o terreno é seco e plano, rasteja. E, se encontrar terreno acidentado, começa a rolar. Faz isto — é o mesmo robô — mas dependendo do terreno em que está ativa uma sequência diferente de atuadores. Quando encontra um obstáculo, salta por cima dele. Faz isto ao armazenar energia em cada uma das suas pernas e ao libertá-la e catapultá-la como uma fisga. Até faz ginástica. Boa.
(Laughter)
(Risos)
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.
Acabei de vos mostrar o que um só "robogami" pode fazer. Imaginem o que podem fazer em grupo. Podem juntar forças para lidar com tarefas mais complexas. Cada módulo, ativo ou passivo, pode ser montado para criar diferentes formas. Para além disso, ao controlar as juntas dobradiças, conseguimos criar e enfrentar diferentes tarefas. A forma está a criar um novo espaço de tarefa. E desta vez, o mais importante é a montagem. Precisam de se encontrar uns aos outros num espaço diferente, anexar ou separar-se, conforme o ambiente e a tarefa. E podemos fazer isto agora.
So what's next? Our imagination.
O que vem a seguir? A nossa imaginação.
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.
Isto é uma simulação do que podemos alcançar com este tipo de módulo. Decidimos que iríamos ter um rastejante de quatro pernas que se iria transformar num cão e dar pequenos passos. Com o mesmo módulo, podemos transformá-lo em algo diferente: um manipulador, uma tarefa robótica típica e clássica. Com um manipulador, ele pode pegar num objeto. Claro que são necessários mais módulos para aumentar o comprimento das pernas, para atacar ou pegar em objetos grandes ou pequenos, ou até para ter um terceiro braço. Para os "robogamis" não existe uma tarefa ou forma fixa. Eles podem transformar-se em qualquer coisa, em qualquer lado, a qualquer hora.
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.
Então, como os construímos? O maior desafio técnico dos "robogamis" é mantê-los superfinos e flexíveis mantendo-se funcionais. São compostos por várias camadas de circuitos, motores, microcontroladores e sensores, tudo num único corpo. Quando controlamos juntas dobradiças individuais, somos capazes de realizar movimentos suaves como este ao nosso comando. Em vez de ser um único robô feito especificamente para uma tarefa, os "robogamis" são otimizados para efetuar várias tarefas. E isto é muito importante para o ambiente único e difícil do planeta Terra assim como do espaço.
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.
O espaço é o ambiente perfeito para os "robogamis". Não podemos dar-nos ao luxo de ter um robô para cada tarefa. Quem sabe quantas tarefas encontraremos no espaço? Precisamos de uma plataforma robótica que se transforme e cumpra várias tarefas. Precisamos de um baralho de módulos finos de "robogami" que se transformem e façam múltiplas tarefas. Não se limitem a acreditar em mim, porque a Agência Espacial Europeia e o Centro Espacial Suíço estão a patrocinar este preciso conceito.
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.
Aqui podem ver duas imagens de reconfiguração de "robogamis" a explorar terreno desconhecido acima do solo, na superfície, assim como a escavar a superfície. Não é apenas exploração. Para os astronautas, é uma ajuda adicional, porque não podem levar estagiários lá para cima.
(Laughter)
(Risos)
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.
Eles têm de fazer todas as tarefas aborrecidas. Podem ser simples, mas super interativas. Precisamos de robôs para facilitar as experiências, auxiliar com as comunicações e até posicionar-se como um terceiro braço para segurar diferentes ferramentas. Mas como conseguirão controlar os "robogamis", por exemplo fora da estação espacial? Neste caso, mostro-vos um "robogami" que está a segurar em detritos espaciais. Podemos trabalhar com a visão para os controlar, mas seria muito melhor ter a sensação do toque transportada diretamente para as mãos dos astronautas. Precisamos de um dispositivo háptico, uma interface háptica que recrie a sensação de toque. Ao usar "robogamis", podemos fazê-lo.
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.
Esta é a interface háptica mais pequena do mundo que consegue recriar a sensação de toque debaixo dos nossos dedos. Fazemos isto ao mover o "robogami" com movimentos microscópicos e macroscópicos no dispositivo. Não seremos apenas capazes de sentir o tamanho dos objetos, a redondeza das linhas, mas também a rigidez e a textura. O Alex tem esta interface debaixo do polegar. Se a utilizarmos com óculos e controladores VR, a realidade virtual deixa de ser virtual. Torna-se numa realidade tangível. As bolas azul, vermelha e preta para as quais ele está a olhar já não se diferenciam por cores. Agora são uma bola de borracha azul, uma bola de esponja vermelha e uma bola de bilhar preta. Isto já é possível. Vou mostrar-vos.
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.
Esta é a primeira demonstração ao vivo, perante uma grande audiência, por isso espero que funcione. O que estão a ver é um atlas de anatomia e a interface háptica "robogami". Tal como todos os outros robôs reconfiguráveis realiza várias tarefas. Não serve apenas como rato, mas também como interface háptica.
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 exemplo, no espaço branco não há nenhum objeto. O que significa que não há nada para sentir, então a interface é muito flexível. Agora, vou utilizar isto como um rato para me aproximar da pele, como um braço muscular, para sentir os seus bíceps, ou os ombros. Vejam como agora está mais firme. Vamos explorar mais. Vou aproximar-me da caixa torácica. Quando passo por cima da caixa torácica e entre os músculos intercostais, com partes moles e duras, consigo sentir a diferença de rigidez. Acreditem em mim. Agora está mais rijo, em termos da força que exerce contra o meu dedo.
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?
Mostrei-vos as superfícies que não se movem. E, se abordasse algo que se move, como um coração? O que sentiria?
(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 pode ser o vosso coração. Podem ter isto no vosso bolso enquanto fazem compras na Internet. Agora serão capazes de sentir o tecido da camisola que querem comprar. A sua suavidade, e se é realmente caxemira. Ou do pão que querem comprar, se é duro ou estaladiço. Isto é possível agora.
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.
O avanço da tecnologia robótica é mais personalizado e adaptativo para se ajustar às nossas necessidades diárias. Esta espécie única de robôs reconfiguráveis é a plataforma que proporciona esta interface invisível e intuitiva para satisfazer as nossas necessidades. Estes robôs já não serão parecidos com personagens de filmes. Em vez disso, serão o que vocês quiserem.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)