Even nature's most disgusting creatures have important secrets, but who would want a swarm of cockroaches coming towards them?
Ngay cả những sinh vật gớm ghiếc nhất cũng có những bí mật, nhưng ai lại muốn một đám gián bò về phía mình cơ chứ?
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.
Một trong những khác biệt lớn nhất giữa tự nhiên và nhân tạo liên quan đến độ bền. Hệ thống bền vững thì ổn định trong môi trường mới và phức tạp. Gián có thể tự ổn định khi chạy trên địa hình gồ ghề. Khi đặt lên lưng chúng động cơ phản lực mini hay tạo ra nhiễu loạn, động đất, chúng tôi khám phá ra rằng chúng dùng chân để tự cân bằng mà không cần động đến trí não. Chúng có thể băng qua địa hình phức tạp như cỏ, - không thành vấn đề, . Chúng tôi phát hiện ra hành vi mới, vì có hình dạng đặc biệt, chúng tự lăn sang một bên để vượt qua chướng ngại là đám cỏ nhân tạo này. Hệ thống bền vững này có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ
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.
với cùng một cấu trúc. Đây là hành vi vừa được phát hiện. Nó nhanh chóng đảo ngược và biến mất trong vòng 150 miligiây - không nhìn thấy được- cũng dùng chân như khi chạy. Chúng có thể chạy lộn ngược rất nhanh trên các thanh que, nhánh và dây, nếu tác động vào nhánh này, chúng có thể thực hiện các động tác lộn nhào mà chưa robot nào của chúng tôi có thể làm được. Chúng như có độ cơ động không giới hạn với cùng cấu trúc và khả năng tiếp cận chưa từng có hàng loạt các loại địa hình khác nhau. Gián dùng cánh để bay khi thấy ấm, nhưng thường dùng cánh để lật lại khi thấy mất cân bằng. Rất hiệu quả! Hệ thống bền vững cũng có lỗi dung sai và phòng hư.
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.
Đây là chân gián có gai, tấm đệm và móng vuốt, nhưng nếu bạn lấy chúng đi, gián vẫn đi qua được địa hình gồ ghề bạn có thể xem góc dưới video, không bị chậm lại. Thật phi thường! Chúng có thể chạy lên mắt lưới mà không cần chân. Đây là cách động vật dùng kiềng 3 bình thường 3 chân, 3 chân, 3 chân, nhưng trong tự nhiên, côn trùng thường xuyên bị mất chân. Đây là một con với 2 chân giữa bị mất. Nó có thể mất 3 chân, theo dạng kiềng và thích nghi với dáng đi mới, dáng đi nhảy. Xin nói rằng tất cả video bạn xem đây đều được làm chậm 20 lần, trong thực tế, chúng di chuyển cực nhanh.
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.
Hệ thống bền vững cũng chống hỏng hóc. Đây là 1 con vật leo lên tường. Leo dựng đứng rất mượt và nhanh, nhưng khi quay chậm bạn sẽ thấy điều khác biệt Xem đây: Chúng đâm đầu vào tường để không bị chậm lại và có thể chuyển tiếp trong 75 triệu giây. Chúng làm điều này nhờ vào khung xương phi thường. Với các khớp nối linh hoạt, nơi các ống và tấm xương kết với nhau. Sau đây là giải phẫu bụng của gián. Bạn có thể thấy những tấm xương, và các tấm màng linh hoạt.
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.
Đồng nghiệp của tôi ở Berkeley đã cùng sinh viên thiết kế một kỹ thuật sản xuất mới có thể sắp xếp bộ xương theo nghệ thuật sắp giấy Nhật Bản Bạn cắt bằng tia laser, cán và gấp lại thành hình 1 robot, trong chưa đến 15 phút. Những con robot này được gọi là DASH nghĩa là Robot tự động trường có 6 chân, có độ linh hoạt cao và khá là mạnh mẽ, kết quả của những đặc điểm vừa nêu. Chắc chắn chúng là loại chống hỏng hóc tuyệt vời (Cười) Chúng cũng có một số hành vi như gián như dùng thân linh hoạt và thông minh để bò lên tường một cách rất đơn giản. Chúng cũng có một số chuyển động đảo ngược và nhanh khi biến mất.
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.
Giờ thì, tìm hiểu xem chúng có thể đi tới đâu. Chúng tôi phát hiện ra chúng có thể đi qua lỗ rộng 3mm, tương đương chiều cao của 2 đồng xu xếp chồng lên nhau. Khi làm vậy, chúng có thể chạy qua những địa hình hạn chế với tốc độ cao, dù bạn chưa bao giờ nhìn thấy việc này. Để giúp bạn hiểu hơn, chúng tôi đã CT scan trên khung xương và chứng minh chúng có thể tự nén thân mình đến hơn 40%. Chúng tôi đặt chúng lên máy thử nghiệm vật liệu để xem xét ứng suất biến dạng cho thấy chúng có thể trụ lại các lực lớn gấp 800 lần trọng lượng cơ thể, sau đó, bay và chạy nhảy hoàn toàn bình thường
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)
Thế nên, không bao giờ biết được nghiên cứu dựa trên sự tò mò sẽ dẫn bạn tới đâu, ngày nào đó, bạn có thể muốn một đám robot lấy cảm hứng từ gián tiến đến mình (Cười)
Thank you.
Xin cảm ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)