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 especialista em robótica, me fazem muitas perguntas. "Quando os robôs começarão a me servir café da manhã?" Eu achava que o futuro da robótica seria mais parecido conosco. Achava que eles se pareceriam comigo. Construí olhos que simulariam os meus. Construí dedos habilidosos o bastante para me lançar... 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 são construídos e se tornam funcionais com base no número fixo de articulações e acionadores. Isso significa que a funcionalidade e a forma deles já estão fixas no momento de sua concepção. Mesmo que este braço tenha um arremesso muito bom... ele até atingiu o tripé no final... não serve para preparar sozinho o café da manhã para nós. Não é muito adequado para 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 quando me ocorreu uma nova visão da robótica do futuro: os robôs que se transformam. Eles dirigem, correm, voam, tudo dependendo do novo ambiente e da tarefa iminente em constante mudança. Para tornar isso uma realidade, precisamos realmente repensar a forma como os robôs são projetados. Imaginem um módulo robótico em forma de polígono, que usa essa forma de polígono simples para reconstruir várias formas diferentes para criar uma nova forma de robô para tarefas diferentes. Em CG, computação gráfica, não é nenhuma novidade. Tem sido feito há algum tempo, e assim a maioria dos filmes é feita. Mas se estamos tentando criar um robô que está se movendo fisicamente, é uma história completamente nova. 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 todos vocês já fizeram isso. Quem já não fez um avião, um barco ou um cisne de papel? O origami é uma plataforma versátil para designers. A partir de uma única folha de papel, podemos criar várias formas e, se não gostarmos, desdobramos e voltamos a dobrar novamente. Qualquer forma 3D pode ser criada a partir de superfícies 2D por dobradura, e isso é comprovado matematicamente. Imaginem se tivéssemos uma folha inteligente que pudesse se autodobrar em qualquer forma que quisesse, a qualquer momento. É nisso que venho trabalhando. Chamo isso de 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 nossa primeira transformação de robogami, que criei há cerca de dez anos. A partir de um robô de folha lisa, ele se transforma numa pirâmide e volta para uma folha lisa e para um ônibus espacial. Muito fofo.
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 depois, com meu grupo ninja de pesquisadores de robótica de origami, cerca de 22 deles neste momento, temos uma nova geração de robogamis, que são um pouco mais eficazes e fazem mais do que isso. Essa nova geração, na verdade, serve a um propósito. Por exemplo, este robô navega por terrenos diferentes de forma autônoma. Quando é uma terra seca e plana, ele rasteja. E se, de repente, encontrar um terreno acidentado, ele começa a rolar. Ele faz isso, é o mesmo robô, mas, dependendo do terreno que encontrar, ele ativa uma sequência diferente de acionadores que estão a bordo. Quando encontra um obstáculo, salta sobre ele. Isso é feito pelo armazenamento de energia em cada uma de suas pernas e pela liberação e pelo arremesso dessa energia como um estilingue. E ele até faz ginástica. Viva.
(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.
Só mostrei a vocês o que um único robogami pode fazer. Imaginem o que eles podem fazer como um grupo. Podem unir forças para lidar com tarefas mais complexas. Cada módulo, ativo ou passivo, pode ser montado para criar formas diferentes. Além disso, pelo controle das articulações dobráveis, conseguimos criar e atacar tarefas diferentes. A forma está criando um novo espaço para tarefas. Desta vez, o mais importante é a montagem. Eles precisam se encontrar de modo autônomo em um espaço diferente, encaixar e desencaixar, dependendo do ambiente e da tarefa. E podemos fazer isso agora.
So what's next? Our imagination.
Então, o que vem depois? 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.
Esta é uma simulação do que podemos conseguir com este tipo de módulo. Decidimos que iríamos ter um rastreador de quatro pernas, transformá-lo num cachorrinho e criar pequenos modos de andar. Com o mesmo módulo, podemos, na verdade, fazer outra coisa: um manipulador, uma tarefa robótica clássica e típica. Com um manipulador, ele pode pegar um objeto. Claro, podemos incluir mais módulos para alongar as pernas do manipulador para atacar ou pegar objetos maiores ou menores, ou até mesmo ter um terceiro braço. Para os robogamis, não há tarefa nem forma fixa. Eles podem se transformar em qualquer coisa, em qualquer lugar, a qualquer momento.
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 criamos? O maior desafio técnico do robogami é mantê-lo superfino, flexível, mas ainda assim funcional. Eles são compostos de múltiplas camadas de circuitos, motores, microcontroladores e sensores, tudo no corpo único, e, quando controlarmos articulações individuais dobráveis, conseguiremos alcançar movimentos suaves como este ao nosso comando. Em vez de ser um único robô feito especificamente para uma única tarefa, os robogamis são otimizados para realizar várias tarefas. Isso é muito importante para os ambientes difíceis e únicos na Terra, bem como no 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 um ambiente perfeito para robogamis. Não podemos nos dar ao luxo de ter um robô para uma tarefa. Quem sabe quantas tarefas encontraremos no espaço? Queremos uma plataforma robótica única que possa se transformar para executar várias tarefas. Queremos uma plataforma de módulos robóticos finos que possa se transformar para executar várias tarefas. Não aceitem o que digo sem verificar, porque a Agência Espacial Europeia e o Swiss Space Center estão patrocinando esse exato 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 vemos algumas imagens de reconfiguração de robogamis, explorando a terra estrangeira acima do solo, na superfície, bem como escavando a superfície. Não é apenas exploração. Os astronautas precisam de ajuda adicional, porque também não podemos nos dar ao luxo de levar estagiários para lá.
(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.
Os robogamis têm que fazer todas as tarefas tediosas. Eles podem ser simples, mas são superinterativos. Precisamos de robôs para facilitar os experimentos dos astronautas, ajudá-los com as comunicações e simplesmente acoplar-se em superfícies para serem o terceiro braço deles que segura ferramentas diferentes. Mas, como eles poderão controlar os robogamis, por exemplo, fora da estação espacial? Neste caso, mostro um robogami que contém detritos espaciais. Pode-se trabalhar com a visão para que se consiga controlá-los, mas seria melhor ter a sensação de toque transportada diretamente para as mãos dos astronautas. Precisamos de um dispositivo tátil, de uma interface tátil que recrie a sensação de toque. Usando robogamis, conseguimos fazer isso.
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 menor interface tátil do mundo, capaz de recriar uma sensação de toque logo abaixo da ponta do dedo. Fazemos isso movendo o robogami com movimentos microscópicos e macroscópicos no palco. Assim, não só conseguiremos sentir o tamanho do objeto, o contorno e as linhas, mas também a rigidez e a textura. Alex tem essa interface logo abaixo do polegar, e se ele fosse usar isso com óculos de realidade virtual e controles manuais, agora a realidade virtual não é mais virtual. Torna-se uma realidade tangível. As bolas azul, vermelha e preta que ele está examinando não são mais diferenciadas por cores. Agora é uma bola azul de borracha, uma bola vermelha de esponja e uma bola preta de bilhar. Isso agora é possível. Deixem-me mostrar a vocês.
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 realmente a primeira vez em que isto é mostrado ao vivo, diante de uma grande plateia. Então, espero que isto funcione. Vemos aqui um atlas de anatomia e a interface tátil do robogami. Como todos os outros robôs reconfiguráveis, ela é multitarefa. Não só vai servir como um mouse, mas também como uma interface tátil.
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, temos um fundo branco onde não há objeto. Isso significa que não há nada a sentir. Portanto, podemos ter uma interface muito flexível. Uso isto como um mouse para me aproximar da pele, um braço musculoso. Agora vamos sentir os bíceps ou os ombros dele. Vemos o quanto ele fica mais duro. Vamos explorar ainda mais. Vamos nos aproximar da caixa torácica. Assim que me movo para cima da caixa torácica e entre os músculos intercostais, que é mais suave e mais dura, posso sentir a diferença da rigidez. Acreditem em mim. Agora vemos que é muito mais dura em termos da força contrária que sinto na ponta do 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 a vocês as superfícies que não estão se movendo. Que tal se eu me aproximasse de algo que se move, como, por exemplo, um coração pulsante? O que eu 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 nosso coração pulsante. Isto pode realmente estar dentro do bolso enquanto estamos fazendo compras on-line. Agora conseguiremos sentir a diferença do suéter que estamos comprando, o quanto ele é macio, se é, na verdade, caxemira ou não, ou o pãozinho que estamos tentando comprar, o quanto é duro ou crocante. Isso agora é possível.
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 tecnologia robótica está avançando para ser mais personalizada e adaptável, para se adaptar às nossas necessidades diárias. Essa espécie única de robótica reconfigurável é, na verdade, a plataforma para fornecer essa interface invisível e intuitiva para atender às nossas necessidades exatas. Esses robôs não se parecerão mais com os personagens dos filmes. Em vez disso, eles serão o que quisermos que sejam.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)