Even nature's most disgusting creatures have important secrets, but who would want a swarm of cockroaches coming towards them?
Incluso las criaturas más repugnantes de la naturaleza poseen importantes secretos. Pero, ¿quién querría que se le abalanzase una multitud de cucarachas? Una gran diferencia entre la tecnología natural y la humana
Yet one of the greatest differences between natural and human technologies relates to robustness. Robust systems are stable in complex and new environments. Remarkably, cockroaches can self-stabilize running over rough terrain. When we put a jet pack on them, or give them a perturbation like an earthquake, we discovered that their wonderfully tuned legs allow them to self-stabilize without using any of their brainpower. They can go over complex terrain like grass, no problem, and not get destabilized. We discovered a new behavior where, because of their shape, they actually roll automatically to their side to go through this artificial test bit of grass.
tiene que ver con la robustez. Los sistemas robustos son estables en medios nuevos y complejos. Las cucarachas pueden autoestabilizarse al correr por un terreno irregular. Al colocarles un cinturón cohete, o ante una perturbación, como un terremoto, descubrimos que sus patas perfectamente ajustadas les permiten autoestabilizarse sin usar parte de su capacidad cerebral. Pueden atravesar terrenos complicados, como la hierba, sin problema, sin desestabilizarse. Descubrimos un nuevo comportamiento con el que, gracias a su forma, se ponen de lado automáticamente para atravesar este trozo de hierba artificial. Los sistemas robustos pueden realizar varias tareas
Robust systems can perform multiple tasks with the same structure. Here's a new behavior we've discovered. The animals rapidly invert and disappear in less than 150 milliseconds — you never see them — using the same structures that they use to run, their legs. They can run upside down very rapidly on rods, branches and wires, and if you perturb one of those branches, they can do this. They can perform gymnastic maneuvers like no robot we have yet. And they have nearly unlimited maneuverability with that same structure and unprecedented access to a variety of different areas. They have wings for flying when they get warm, but they use those same wings to flip over if they get destabilized. Very effective.
con la misma estructura. En este nuevo comportamiento que descubrimos, los animales se giran rápidamente y desaparecen en menos de 150 milisegundos. Es imposible verlo. Y usan las mismas estructuras que para correr: las patas. Pueden correr boca abajo, muy rápido, por barras, ramas y alambres, y si alteras una de esas ramas, pueden hacer esto: Realizan movimientos gimnásticos que ninguno de nuestros robots puede realizar aún. Y tienen una movilidad casi ilimitada con esa misma estructura, y un acceso sin precedentes a diferentes zonas. Tienen alas para volar cuando tienen calor, pero las usan también para darse la vuelta si se desestabilizan. Muy eficaz. Los sistemas robustos están protegidos; son a prueba de fallos.
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe. This is the foot of a cockroach. It has spines, gluey pads and claws, but if you take off those feet, they can still go over rough terrain, like the bottom video that you see, without hardly slowing down. Extraordinary. They can run up mesh without their feet. Here's an animal using a normal, alternating tripod: three legs, three legs, three legs, but in nature, the insects often have lost their legs. Here's one moving with two middle legs gone. It can even lose three legs, in a tripod, and adopt a new gait, a hopping gait. And I point out that all of these videos are slowed down 20 times, so they're actually really fast, when you see this.
Este es la pata de una cucaracha. Tiene pinchos, almohadillas pegajosas y garras, pero si le arrancas una de esas patas, puede seguir andando por un terreno complicado, como en este vídeo, sin ralentizarse demasiado. Extraordinario. Pueden subir por la malla sin usar las patas. Este animal está usando un trípode alternante normal: 3 patas, 3 patas... pero en la naturaleza, los insectos a menudo pierden las patas. Este camina sin sus 2 patas de en medio. Pueden perder hasta 3 patas, en un trípode, y adoptar un nuevo caminar, andando a saltos. Y quiero recalcar que todos estos vídeos han sido ralentizados 20 veces, así que en realidad se mueven rapidísimo.
Robust systems are also damage resistant. Here's an animal climbing up a wall. It looks like a rapid, smooth, vertical climb, but when you slow it down, you see something very different. Here's what they do. They intentionally have a head-on collision with the wall so they don't slow down and can transition up it in 75 milliseconds. And they can do this in part because they have extraordinary exoskeletons. And they're really just made up of compliant joints that are tubes and plates connected to one another. Here's a dissection of an abdomen of a cockroach. You see these plates, and you see the compliant membrane.
Los sistemas robustos también son resistentes a los daños. Este es un animal que sube una pared. Parece una subida rápida, tranquila y vertical, pero cuando lo ralentizamos, vemos algo muy distinto. Esto es lo que hacen: Se golpean a propósito la cabeza contra la pared, para no bajar el ritmo y poder subirla en 75 milisegundos. En parte, pueden hacerlo porque tienen unos exoesqueletos extraordinarios. Y están hechos solo con articulaciones, es decir, tubos y láminas unidos unos a otros. Esta es la disección del abdomen de una cucaracha. Aquí pueden ver las láminas y las membranas.
My engineering colleague at Berkeley designed with his students a novel manufacturing technique where you essentially origami the exoskeleton, you laser cut it, laminate it, and you fold it up into a robot. And you can do that now in less than 15 minutes. These robots, called DASH, for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod, are highly compliant robots, and they're remarkably robust as a result of these features. They're certainly incredibly damage resistant. (Laughter) They even have some of the behaviors of the cockroaches. So they can use their smart, compliant body to transition up a wall in a very simple way. They even have some of the beginnings of the rapid inversion behavior where they disappear.
Mi colega ingeniero de Berkeley diseñó con sus estudiantes una técnica de fabricación innovadora en la que, básicamente, creas un exoesqueleto como origami lo cortas con láser, lo laminas, y envuelves con esto al robot. Esto se puede hacer en menos de 15 minutos. Estos robots, llamados DASH, acrónimo de Hexápodo Desplegado Dinámico Autónomo, son muy flexibles y extraordinariamente robustos como resultado de estas características. Desde luego, son muy resistentes a los daños. Vídeo: (Risas) Incluso tienen algunos de los comportamientos de las cucarachas. Así que pueden usar su cuerpo hábil y flexible para subir por una pared de un modo muy simple. Incluso poseen el principio del comportamiento de inversión rápida mediante el que desaparecen.
Now we want to know why they can go anywhere. We discovered that they can go through three-millimeter gaps, the height of two pennies, two stacked pennies, and when they do this, they can actually run through those confined spaces at high speeds, although you never see it. To understand it better, we did a CT scan of the exoskeleton and showed that they can compress their body by over 40 percent. We put them in a materials testing machine to look at the stress strain analysis and showed that they can withstand forces 800 times their body weight, and after this they can fly and run absolutely normally.
Queremos saber por qué pueden ir a cualquier parte. Descubrimos que pueden atravesar huecos de 3 mm., la altura de 2 centavos apilados, y cuando lo hacen, pueden, de hecho, atravesar corriendo estos espacios limitados a alta velocidad, aunque nunca podamos verlo. Para entenderlo mejor, hicimos una tomografía del exoesqueleto y nos mostró que podían comprimir sus cuerpos más de un 40 %. Los pusimos en una máquina de prueba de materiales para observar los análisis de estrés y mostraron que pueden soportar fuerzas 800 veces superiores a su peso corporal, y tras esto pueden volar y correr con absoluta normalidad.
So you never know where curiosity-based research will lead, and someday you may want a swarm of cockroach-inspired robots to come at you. (Laughter)
Así que uno nunca sabe a dónde lo llevará la investigación basada en la curiosidad. Quizás un día Uds. quieran que una multitud de robots inspirados en las cucarachas, se les acerquen. (Risas)
Thank you.
(Aplausos)
(Applause)
Gracias.