Even nature's most disgusting creatures have important secrets, but who would want a swarm of cockroaches coming towards them?
Doğanın en iğrenç yaratıklarının bile önemli sırları vardır, bir hamam böceği sürüsünün üzerine doğru gelmesini kim ister?
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.
Hâlâ insan teknolojisiyle doğa arasındaki en büyük fark dayanıklılık. Dayanıklı sistemler karmaşık ve yeni çevrelerde kararlıdırlar. Hamam böceklerinin zor zeminlerde dengelerini koruması dikkate şayandır. Onların üzerine uçuş takımı koyunca ya da deprem gibi bir sarsıntı verince onların harika ayarlı ayaklarıyla beyin güçlerini hiç kullanmadan kendi dengelerini sağladıklarını gördük. Çim gibi oldukça karmaşık yüzeylerde bile dengeleri bozulmadan problemsiz yürüyorlar. Yeni bir davranışını keşfettik: Şekilleri sayesinde Bu yapay test çimini geçmek için kendi taraflarına dönüyorlar.
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.
Benzer bir yapıyla dayanıklı sistemler birçok görevi yerine getirebilirler. İşte yeni keşfettiğimizi bir davranış. Bu hayvanlar 150 milisaniyenin altında ters dönüyor ve kayboluyor - asla göremiyorsunuz. Bunları aynı mimariyle yani koşmak için kullandıkları bacaklarıyla yapıyorlar. Çubuklarda, dallarda ve kablolarda tepeteklak hızlıca koşabilirler. Dallardan birini sarsarsanız gördüğünüzü yapabilirler. Henüz hiçbir robotun yapamadığı jimnastik manevralar yapabilirler. Aynı vucut mimarisine dayanarak hemen hemen sınırız manevra kabiliyetine sahipler ve tahmin bile edemeyeceğiniz yerlere girebilirler. Vücut ısıları arttığında uçabilmek için kanatlara sahipler ancak aynı kanatları dengelerini kaybettiklerinde ters dönmek için de kullanırlar. Çok etkileyici.
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.
Dayanıklı sistemler hataya karşı toleranslı ve güvenlidir. Bir hamam böceğinin ayağı. Dikenlere, yapışkan ayaklara ve pençeye sahip ancak ayaklarını koparsanız bu videodaki gibi hızını kaybetmeden zor zeminlerde hareket edebilir. Olağanüstü. Ayakları olmadan ağın üzerinde yukarı koşabilir. Bu normal ve değişken üçayaklı bir hayvan. Üç ayak, üç ayak, üç ayak. Ancak doğada hayvanlar ayaklarını sık sık kaybederler. Bu hayvan iki orta ayağını kaybetmiş. Üç ayağını bile kaybetmiş olabilir ve hayvan yeni bir yürüyüş şeklini adapte ediyor. Videoların 20 defa yavaşlatıldığını vurgulamak isterim. Yani aslında onlar çok hızlı hareket ediyorlar.
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.
Dayanıklı sistemler hasarlara karşı dirençlidir. İşte duvara tırmanan bir hayvan. Hızlı, pürüzsüz ve dikey bir tırmanış ancak yavaşlattığınızda çok farkı şeyler görüyorsunuz. Yaptıkları aslında şu: Kasten kafalarıyla duvara çarpıyorlar böylece 75 mili saniyede yavaşlamadan yukarıya geçiş yapıyorlar. Bunu yapmalarını sağlayan olağanüstü sert dış kabuğa sahip olmaları. Ve bu hayvanlar uyumlu eklemlerden oluşuyorlar. Eklemler birbirlerine tüpler ve tabakalarla bağlı. Hamam böceğinin karın bölgesinden bir kesit. Tabakaları ve yumuşak zarı görüyorsunuz.
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.
Berkley'den mühendis meslektaşım öğrencileriyle birlikte dillere destan üretim tekniği tasarladı. Bu teknikte iskeleti origamileştiriyorsunuz lazer kesimle ve katman katman parçaları birleştirip robot haline getiriyorsunuz. Tüm bunları 15 dakikanın altında yapabilirsiniz. Bu robotlara DASH adını verdiler. Dinamik Otonom Altıbacaklı Esnek (DASH) robotlar ve yüksek düzeyde uyumlu ve dikkate değer düzeyde güçlü robotları bu teknikle yaptılar. İnanılmaz şekilde hasarlara karşı dirençliler. (Kahkahalar) Hatta hamam böceklerinin bazı özelliklerine bile sahipler. Akıllı ve uyumlu gövdeleri sayesinde çok basit şekilde duvara tırmanabilirler. Basit düzeyde ortadan kaybolmalarını sağlayan ters dönme hareketini yapabiliyorlar.
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.
Onların neden her yere gidebileceklerini bilmek istiyoruz. Üç milimetrelik aralıklarla gidebildiklerini keşfettik. İki kuruşun yüksekliğine denk gelen bir aralık. Aslında yaptıkları yüksek hızda basık olarak koşmak, her ne kadar sizler asla göremeseniz de. Daha iyi anlaşılsın diye iskeletinin tomografisini çektik. Hamam böcekleri vücutlarını yüzde 40 sıkıştırabiliyor. Gerilim-şekil değişim analizi için onları madde test makinesine koyduk ve sonuç hamam böceklerini ağırlıklarının 800 katına katlanabiliyor. Ve bu gerilimden sonra normal olarak uçabiliyor ve koşabiliyor.
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)
Bundan mütevellit meraka dayalı bir araştırmanın nereye gideceğini asla bilemezsiniz ve bir gün hamam böceklerinden esinlenmiş robot sürüsünün size gelmesini isteyebilirsiniz. (Gülüşmeler)
Thank you.
Teşekkür ederim.
(Applause)
(Alkışlar)