Even nature's most disgusting creatures have important secrets, but who would want a swarm of cockroaches coming towards them?
Zelfs de meest weerzinwekkende dieren uit de natuur hebben waardevolle geheimen. Maar wie wil nu dat er een zwerm kakkerlakken op hem afkomt ? Een van de grootste verschillen tussen natuurlijke en menselijke technologie
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.
heeft met robuustheid te maken. Robuuste systemen zijn stabiel in complexe en nieuwe omgevingen. Kakkerlakken kunnen zichzelf stabiliseren als ze over ruw terrein rennen. Als we ze een jetpack omdoen, of een trilling zoals bij een aardbeving nabootsen, ontdekken we dat hun wonderlijk afgestelde poten zichzelf kunnen stabiliseren zonder gebruik te maken van het brein. Zij gaan over complex terrein zoals gras en raken niet uit hun evenwicht. We ontdekten nieuw gedrag waarbij ze, vanwege hun vorm, automatisch op hun zij rollen om door dit plukje kunstgras heen te komen. Robuuste systemen kunnen
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.
verschillende taken uitvoeren met dezelfde structuur. Dit is nieuw gedrag dat we ontdekt hebben. De dieren keren snel om en verdwijnen in minder dan 150 milliseconden, je ziet ze nooit. Hierbij maken ze gebruik van hun poten. Ze kunnen ondersteboven rennen heel snel, op stokken, takken en draden. Als je aan zo'n tak schudt, dan kunnen ze dit. Ze doen gymnastische bewegingen zoals nog niet één robot dat kan. Ze hebben een bijna onbeperkte wendbaarheid met dezelfde structuur en ongekende toegang tot allerlei verschillende gebieden. Ze hebben vleugels om te vliegen als ze het warm krijgen. Ze gebruiken deze vleugels ook om zich om te draaien als ze uit hun evenwicht zijn. Heel effectief.
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.
Robuuste systemen zijn ook fouttolerant en betrouwbaar. Dit is de voet van een kakkerlak. Hij heeft doornen, lijmzooltjes en klauwen. Als je deze voeten eraf zou halen, kunnen ze nog steeds over ruw terrein, zoals je ziet bij de onderste video. Bijna zonder vertraging. Buitengewoon. Ze kunnen over gaas rennen zonder voeten. Hier is een dier die afwisselend op drie poten loopt. drie poten, drie poten... Maar in de natuur hebben insecten vaak hun poten verloren. Hier beweegt er één zonder de twee middelste poten. Het kan zelfs drie poten verliezen en een nieuw, springend loopje aannemen. Ik wijs jullie erop dat al deze video's 20 keer vertraagd zijn. Ze zijn dus erg snel als je dit ziet.
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.
Robuuste systemen zijn ook schadebestendig. Hier is een dier dat een muur opklimt. Het ziet eruit als een snelle, vloeiende, verticale klim. Maar als je het vertraagt, zie je iets heel anders. Dit is wat ze doen. Ze hebben een bewuste, frontale botsing met de muur. Dus ze vertragen niet en kunnen overschakelen in 75 milliseconden. Deels kunnen ze dit doen omdat ze buitengewone exoskeletten hebben. Deze bestaan alleen maar uit buigzame gewrichten. Dat zijn buizen en platen die met elkaar verbonden zijn. Hier is een ontleding van een achterlijf van een kakkerlak. Je ziet deze platen en je ziet het buigzame membraan.
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.
Mijn technische collega van Berkeley heeft met zijn studenten een nieuwe techniek ontworpen, waar je in principe de exoskelet vouwt, het lasert en lamineert, en het opvouwt tot een robot. Je kunt dat nu doen in minder 15 minuten. Deze robotten, genaamd DASH, voor 'Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod', zijn zeer flexibele robots. en buitengewoon robuust vanwege deze kenmerken. Ze zijn ongelofelijk schadebestendig. (Gelach) Ze vertonen zelfs wat gedrag van de kakkerlakken. Dus ze kunnen hun slimme, flexibele lichaam gebruiken voor overschakeling naar een muur op een simpele manier. Ze laten zelfs een begin zien van snel inversiegedrag waarbij ze verdwijnen. We willen weten hoe ze overal doorheen kunnen.
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.
We ontdekten dat ze door spleten van drie millimeter kunnen, de hoogte van twee muntjes op elkaar. Daarbij kunnen ze zelfs door deze nauwe ruimtes heen rennen met grote snelheden, hoewel je dit nooit ziet. Om dit beter te begrijpen, hebben we een CT scan gemaakt van het exoskelet, om aan te tonen dat ze hun lichaam met meer dan 40% kunnen comprimeren. We stopten ze in een materiaaltestmachine om de stress- en spanningsanalyse te beoordelen. Die toonde aan dat ze krachten van 800 x hun lichaamsgewicht kunnen weerstaan, en daarna volkomen normaal kunnen vliegen en rennen.
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)
Dus je weet nooit waar een onderzoek uit curiositeit toe kan leiden, en op een dag zou je willen dat er een zwerm op kakkerlakken geïnspireerde robotten op je afkomt. (Gelach)
Thank you.
Dank u.
(Applause)
(Applaus)