I want you to imagine that you're a student in my lab. What I want you to do is to create a biologically inspired design. And so here's the challenge: I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model. The translation of that is, could you help me build a foot? And it is a true challenge, and I do want you to help me. Of course, in the challenge there is a prize. It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab. So please send me your ideas about how to design a foot.
여러분을 제 연구실의 학생들이라고 가정하겠습니다. 제가 원하는 것은 생물학적으로 영감을 받은 디자인을 만드는 것입니다. 그리고 여기에 과제물이 있습니다. 3차원의 매개변수로 구성되는 동적 접촉모델을 만드는데 여러분의 도움이 필요합니다 쉽게 말하면, 발을 만드는 걸 도와줄 수 있나요? 정말 어려운 과제지만, 여러분의 도움이 필요합니다. 물론, 이 도전에는 상도 있습니다. TED 상은 아니지만요, 우리 연구실의 전용 티셔츠입니다. 그러니 발을 어떻게 디자인 할지 여러분의 아이디어를 보내주세요
Now if we want to design a foot, what do we have to do? We have to first know what a foot is. If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg that is in direct contact with the ground in standing or walking" That's the traditional definition. But if you wanted to really do research, what do you have to do? You have to go to the literature and look up what's known about feet. So you go to the literature. (Laughter)
발을 디자인을 하려면, 무엇부터 해야 할까요? 우선은 발이 어떤 것인지를 알아야 합니다. 사전에서 보자면, "다리에서 가장 낮은 끝부분으로서 서거나 걸을 때 지면과 닿는 부위" 이것이 전통적인 정의입니다. 정말 발에 대해 연구하는 경우라면, 어떻게 해야 할까요? 우선 문헌을 찾고, 발에 대해 알아낸 것이 무엇인지 찾아봐야 합니다. 그래서 이런 문헌을 봐야하죠. (웃음)
Maybe you're familiar with this literature. The problem is, there are many, many feet. How do you do this? You need to survey all feet and extract the principles of how they work. And I want you to help me do that in this next clip. As you see this clip, look for principles, and also think about experiments that you might design in order to understand how a foot works.
아마도 여러분은 이런 문헌에 익숙할 것입니다. 문제는 발의 종류가 너무나 많다는 것입니다. 그럼 어떻게 하죠? 모든 발을 조사하고, 작동 원리를 알아내야 합니다. 자 그럼, 다음 영상을 보고 저를 좀 도와주셨으면 합니다. 영상을 보면서, 원리를 찾아보세요. 그리고 디자인에 필요한 실험들을 한번 생각해보세요. 발의 움직임을 이해하는 데에는 실험이 필요하거든요
See any common themes? Principles? What would you do? What experiments would you run? Wow. (Applause) Our research on the biomechanics of animal locomotion has allowed us to make a blueprint for a foot. It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at, but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
어떤 공통점이나 원리가 보이시나요? 여러분이라면 어떻게 하시겠어요? 어떤 실험을 해야 할까요? 와-(박수) 저희는 동물의 걸음걸이에 대한 생물 역학적 연구를 통해 발을 디자인하기 위한 설계도를 만들었습니다. 그것은 자연으로부터 영감을 받아 디자인한 것이며, 방금 보신 동물들의 발을 모방한 것이 아닙니다. 여러 종류의 발이 가진 비밀을 종합한 것이죠.
Now it turns out that animals can go anywhere. They can locomote on substrates that vary as you saw -- in the probability of contact, the movement of that surface and the type of footholds that are present. If you want to study how a foot works, we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris. When we did that, here's a new experiment that we did: we put an animal and had it run -- this grass spider -- on a surface with 99 percent of the contact area removed. But it didn't even slow down the animal. It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
이제 동물들은 어디든 갈 수 있음이 밝혀졌습니다. 방금 보셨듯이 매우 다양한 곳을 걸을 수 있습니다 면에 접촉할 확률, 표면 위에서의 움직임, 그리고 발바닥의 행태에 따라 다르죠. 만약 여러분이 어떻게 걷는지 연구한다면 다양한 표면이나 돌부스러기 등을 시뮬레이션해 봐야 합니다. 그래서 저희는 이런 실험을 했습니다 : 우리는 이 동물을 달리게 해봤습니다. 바로 가게거미(grass spider)인데요. 접촉면의 99%를 없앤 그물망 위를 달리게 해봤지만 이 거미는 속도를 줄이지도 않았습니다. 사람으로 치자면 시간당 300마일을 달리는 것과 같죠
Now how could it do that? Well, look more carefully. When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris. The leg is acting as a foot. And in fact, the animal contacts other parts of its leg more frequently than the traditionally defined foot. The foot is distributed along the whole leg. You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot, and you can remove its foot. I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet. Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down. It can run the same speed without even that segment. No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care. How do they do it? Look carefully: this is slowed down 100 times, and watch what it's doing with the rest of its leg. It's acting, again, as a distributed foot -- very effective.
어떻게 이럴 수 있을까요? 자세히 보세요. 50배 저속으로 보면, 다리가 어떻게 가상의 돌부스러기를 밟는지 볼 수 있습니다. 다리가 발의 역할을 하죠. 사실, 이 동물은 다리의 다른 부분이 표면과 접촉합니다. 고전적 의미의 발 보다 접촉빈도도 높습니다. 발이 다리 전체에 분포되어 있는 셈이죠. 다른 실험도 가능한데요. 바퀴벌레를 잡은 후에 발을 제거해 봤습니다. 다른 실험도 가능한데요. 바퀴벌레를 잡은 후에 발을 제거해 봤습니다. 주변에 바퀴벌레 몇 마리를 풀어놨으니까, 발을 한번 보세요. 발이 없어도 이런 움직임을 보이죠. 전혀 느려지지 않습니다. 발이 없어도 같은 속도로 달릴 수 있어요. 바퀴벌레는 괜찮습니다. 발은 다시 자랄거니까 걱정마세요. 어떻게 하는걸까요? 자세히 보세요. 100배 느린 속도입니다. 나머지 다리로 어떻게 하는지 보세요. 마찬가지로 다리에 분포된 발을 사용합니다. 매우 효과적으로요.
Now, the question we had is, how general is a distributed foot? And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it. Journalists, this is off the record; it's embargoed. Take a look at what that is! That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut. It was discovered by Christina Huffard and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
여기서 갖게 되는 의문은, 다리에 분포된 발이란 일반적으로 어떤것인가이죠? 다음으로 보여드릴 이 동물이 하는 행동을 처음 봤을 떄, 우리는 정말 놀랐습니다. 기자분들, 공개하시면 안됩니다. 보도금지에요-- 그게 뭔지 한 번 보세요!! 굴러다니는 코코넛으로 위장한 두 발로 걷는 문어입니다. 이것은 크리스티나 휴파드가 발견했습니다. 촬영은 Sea Studio가 했습니다. 여기 몬테레이에서 와계시네요.
We've also described another species of bipedal octopus. This one disguises itself as floating algae. It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen. (Applause) And look what it does with its foot to get over challenging terrain. It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there -- truly extraordinary.
우리는 또 다른 종류의 두발로 걷는 문어도 기록해두었습니다. 이 문어는 떠다니는 산호처럼 변장을 하는데요 두 다리로 걷고 나머지 팔은 들어서 위장을 하죠 . (박수) 그리고, 험한 지형을 넘어가기 위해 발로 어떻게 하는지 보세요. 이 아름다운 분포된 발을 이용해서 마치 장애물이 없는 곳을 다니듯 합니다. 정말로 대단하죠
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy. But we know that art imitates life, and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal. It's a shrimp-like animal called the stomatopod, and here's how it moves on the beaches of Panama: it actually rolls, and it can even roll uphill. It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
이 그림은 에셔가 1951년에 그린 것입니다. 그는 자신이 상상의 동물을 만들었다고 생각했죠 하지만, 이 작품은 생명을 모방한 것입니다. 300만년 전, 다음에 보여드릴 동물이 자연으로부터 진화했습니다. 이 새우처럼 생긴 동물은 갯가재(stomatopod)라고 합니다. 이 동물이 파나마 해변에서 어떻게 움직이는지 보시죠. 이 동물은 거의 굴러다닙니다. 심지어 오르막도 오를 수도 있죠. 이것이 분포된 발의 최고봉입니다. 온 몸이 마치 발처럼 움직이죠.
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature, we want to add distributed foot contact. Not just with the traditional foot, but also the leg, and even of the body. Can this help us inspire the design of novel robots? We biologically inspired this robot, named RHex, built by these extraordinary engineers over the last few years. RHex's foot started off to be quite simple, then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle. Why is that? The video will show you. Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain. What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot. Watch it go over this. You can see it here well on this debris. Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs. Really simple, but beautiful.
자, 이제 우리의 설계도에 첫번째 중요한 요소를 포함시켜야 한다면, 바로 이 분포된 발을 넣고 싶겠죠. 일반적인 발만 넣는게 아니라, 아닌 다리까지 말이죠 또한 몸체까지도요. 이게 새로운 로봇을 디자인하는 데 영감을 줄 수 있을까요? 생물학적으로 영감을 받은 이 로봇은 RHex입니다. 이 특출난 기술자들이 지난 수 년에 걸쳐 만들었죠. RHex의 발은 매우 단순한 형태에서 출발했습니다. 반복된 튜닝을 통해, 결국 이런 반원 형태가 되었죠. 이유가 뭘까요? 이 영상을 보시면 알 수 있습니다. 로봇이 어디있는지 보세요. 매우 복잡한 지형을 다니기 위해 다리를 어떻게 딛는지 보세요. 보시는 것처럼, 반원형의 다리를 마치 분포된 발처럼 사용하고 있죠. 여기를 지나는걸 보세요. 이 잔해 위를 잘 가는걸 보세요. 대단하죠. 감지센서도 없이 잘 튜닝된 다리로 움직임을 조절합니다. 정말 단순하지만, 멋지죠.
Now, you might have noticed something else about the animals when they were running over the rough terrain. And my assistant's going to help me here. When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him? When you touched the cockroach leg, what did it feel like? Did you notice something?
이제, 이 동물에 대한 다른 부분을 알려드리죠. 거칠은 지형을 다닐 때를 보면요 제 조수의 도움이 좀 필요한데요. 우리가 바퀴벌레의 다리를 만지면 -- 마이크를 좀 갖다 주시겠어요? 바퀴벌레 다리를 만져보면 어떤 느낌이 들지? 뭔가를 느낀 적 있니?
Boy: Spiny.
소년 : 가시가 있어요
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts. Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach. (Laughter)
로버트 풀 : 가시가 있어. 맞아. 정말 까칠까칠해. 아프기도 하구. 큐레이터 아저씨가 이 바퀴벌레를 만질 용기가 있는지 한번 볼까? (웃음)
Chris Anderson: Did you touch it?
(크리스 앤더슨 : 너 이걸 만져 봤다구?)
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines and until a few weeks ago, no one knew what they did. They assumed that they were for protection and for sensory structures. We found that they're for something else -- here's a segment of that spine. They're tuned such that they easily collapse in one direction to pull the leg out from debris, but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
로버트 풀 : 자세히 살펴보면, 다리에 가시가 있는 게 보이시죠. 몇 주 전만해도 이게 무슨 역할을 하는지 아무도 몰랐습니다. 방어 목적이나 감각 구조라고 주장했겠죠 우리는 다른 기능이 있음을 알아냈습니다. 이게 그 가시의 일부분인데요. 한 쪽 방향으로는 쉽게 접힙니다. 잔해에서 발을 빼기 위해서죠. 하지만 반대 방향으로는 뻣뻣해서, 지면의 요철을 잡게 됩니다.
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand -- until they come to our lab. And where they have a problem with this kind of mesh, because they don't have spines. The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain. But of course, we can deal with that because we can produce artificial spines. We can make spines that catch on simulated debris and collapse on removal to easily pull them out. We did that by putting these artificial spines on crabs, as you see here, and then we tested them. Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes! This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris. (Laughter) (Applause) A little better than nature.
게는 발을 헛딛는 법이 없습니다. 왜냐면 보통 모래 위를 다니기 때문이죠. 우리 연구실에 오기 전까지는 말이에요. 이런 철망에서는 문제가 있어 보이네요. 왜냐면 게들의 다리에는 가시가 없기 때문입니다. 게는 가시가 없어서 이런 거친 지형에서는 문제에 봉착합니다. 물론 우리는 해결방법이 있습니다. 인공적인 가시를 만들면 되잖아요. 가상의 잔해를 잡을 수 있도록 가시를 만들었습니다. 그리고 쉽게 발을 뺄 수 있도록 접히기도 하죠. 그리고 보시는 것 처럼, 이 인공 가시를 게의 다리에 붙이고, 실험해봤습니다. 튜닝의 원리를 이해했나요? 답은 네! 입니다. 20배 느린 화면인데요, 이 게는 인공 지형을 막 통과했습니다. (웃음) (박수) 자연 상태보다 조금 낫지요
So to our blueprint, we need to add tuned spines. Now will this help us think about the design of more effective climbing robots? Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here. So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn. Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot, and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem! How does it do it? Let's slow it down and you can see the spines in action. Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there. It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over. And watch again, right there -- successful.
우리 설계도에는 이 가시도 추가해야 겠네요. 이제 이 생각이 절벽을 오르는 로봇을 만드는데 도움이 될까요? 여기 RHex가 있습니다. 얘는 매끄러운 난간을 넘는데는 문제가 있어요. 그럼 가시를 붙이면 어떨까요? 펜실베니아 대학의 제 동료인 Dan Koditschek이 강철 발톱을 붙여봤습니다. 가장 단순한 방법이죠. 그리고 이 RHex는 이제 저 난간은 문제없이 넘어갑니다! 어떻게 된 걸까요? 느린 화면으로 보면 가시가 뭘 했는지 볼 수 있어요.. 다리가 회전을 하고, 바로 저기를 잡는 거 보이시죠. 전에는 이렇게 못했어요. 미끄러지다가 걸려서 뒤집어졌죠. 다시 한번 보시죠. 바로 저기에요. 성공했네요.
Now just because we have a distributed foot and spines doesn't mean you can climb vertical surfaces. This is really, really difficult. But look at this animal do it! One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate. It's extraordinary how fast it can do it -- but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary. It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look -- and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface. It looks, in fact, like it's swimming up the surface. We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it. The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
하지만 분포된 발과 가시를 가졌다고 해서 수직 벽을 오를 수 있는 것은 아니죠. 그건 정말 정말 어려워요. 하지만 이 동물이 하는걸 보세요! 보시는 것은 수직 철판을 오르는 영상입니다. 매끄러운 철판이에요. 얼마나 빠르게 오르는지 놀랍군요. 천천히 보면, 정말로 굉장한 것을 볼 수 있어요. 비결은 이것입니다. 미끄러지면서도 경사면을 효과적으로 오르고 있어요 사실은 힘들게 표면을 잡으면서 올라가는 거에요. 사실, 마치 표면 위를 수영하는거 같이 보이네요. 잘 관찰하면, 더 자연스러운 움직임을 모델링할 수도 있습니다. 분포된 발은 사실은 마치 배젓는 노처럼 움직이는데요.
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand. Watch its feet. It's actually functioning as a paddle even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid. This is not different from what my former undergraduate discovered when she figured out how lizards can run on water itself. Can you use this to make a better robot? Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics -- he took this idea and made RHex to be Aqua RHex. So here's RHex with paddles, now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
고운 모래 위를 달리는 도마뱀도 마찬가지 입니다. 이 발을 보세요. 마치 노처럼 움직이죠? 마치 단단한 표면 위를 다닌다는 생각이 들 정도에요. 제 대학원생이 도마뱀이 어떻게 물위를 달릴 수 있는지 연구할 때 본 것과 다르지 않네요. 이걸로 더 나은 로봇을 만들 수 있나요? Martin Buehler는 만들었습니다. 지금 보스턴 다이나믹스에 있죠. 그가 이 아이디어를 가지고 RHex를 Aqua RHex로 만들었어요. 이게 노를 단 RHex입니다. 놀라울 정도로 방향전환이 쉬운 수영하는 로봇으로 바꼈습니다.
For rough surfaces, though, animals add claws. And you probably feel them if you grabbed it. Did you touch it?
표면이 거칠다면, 동물은 발톱을 갖게 됩니다. 만져보면 아마 느낄 수 있을거에요. 만져 봤나요?
CA: I did.
크리스 앤더슨 : 네
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws. Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing, where he can imbed claws right into an artificial foot. And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit. So to our blueprint, let's attach claws. Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces, the animals use hybrid mechanisms that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion and a whole bunch of other things. These are all from different insects. There's an ant crawling up a vertical surface. Let's look at that ant.
로버트 풀 : 이런 발톱을 가지고 그런 표면을 잘 잡아서 다니죠. 제 동료중 한 명인 스텐포드 대의 Mark Cutkosly는 대단한 공학도입니다. 이 형상침착제조법(SDM)이라 불리는 기술을 발명했죠. 그 기술을 이용해서 인공 발에 발톱을 심을 수 있었습니다. 그리고 이것이 잠시 후에 보여드릴 로봇의 초기버전입니다. 자 그럼 우리 설계도로 돌아가서, 발톱도 붙이죠. 동물들을 보면 어떤 표면이라도 정말 잘 다니죠. 동물들은 융합 메커니즘을 사용하기 때문입니다. 발톱, 가시, 털, 발바닥, 점액질과 모세관 접착력, 그리고 다른 모든 것이 융합된 것이죠. 보시는 것은 모두 다른 종류의 곤충인데요. 이중에는 수직면을 오르는 개미도 있습니다. 그 개미를 한 번 볼까요?
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here. This is when its foot's in the air. Watch what happens when the foot goes onto your sandwich. You see what happens? That pad comes out. And that's where the glue is. Here from underneath is an ant foot, and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything. It just extrudes. And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings. So it's pretty tough to do. This is what it looks like close up -- here's the ant foot, and there's the glue.
이게 개미의 발입니다. 털과 발톱과 이런 것들 보이시죠. 이건 발을 공중에 들고 있을 때 입니다. 그럼 샌드위치 위에 있을 때 발에는 무슨 일이 일어나나 보세요. 저 현상을 보셨나요? 발바닥이 밖으로 나와요. 그리고 거긴 점액이 있네요. 이건 개미의 발을 밑에서 본 것입니다. 발톱이 들어가지 않으면, 개미가 뭘 하던지 발바닥은 자동으로 나옵니다 . 그냥 튀어 나오죠. 이 장면은 정말 찍기 어려었습니다. 초끈 위에 있는 개미발같네요. 정말 찍기 힘들었어요. 이건 확대해서 본것입니다. 이게 개미 발이고, 저게 점액입니다.
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture. It certainly helps it to hold on. So to our blueprint, we stick on some sticky pads. Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here. Now we have something better here. The gecko's a really great example of nanotechnology in nature. These are its feet. They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with, involves their hairy toes. They can run up a surface at a meter per second, take 30 steps in that one second -- you can hardly see them. If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds, and detach them in 16 milliseconds. And when you watch how they detach it, it is bizarre. They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape. Very strange. How do they stick?
그리고 저 점액은 2단계 혼합물질이라는 사실을 알아냈습니다. 벽에 붙을 수 있도록 도와주는게 확실하고요. 그래서 우리 설계도에도 끈적이는 발바닥을 넣었습니다. 이제 매끈한 표면에 대해 고려할 차례입니다. 우리는 이것에 착안했어요. 이게 더 낫겠네요. 도마뱀은 자연에서 볼 수 있는 나노기술의 놀라운 예입니다. 이게 그 발이고요. 마치 외계인처럼 보이네요. 도마뱀이 벽에 잘 붙는 비결은 털이 많은 발가락에 있습니다. 얘네들은 초당 1미터를 달릴 수 있습니다. 1초에 30걸음을 밟고요 -- 그걸 본다는건 쉽지 않아요. 느린 화면으로 보면, 이들의 발은 0.008초만에 붙습니다. 그리고 0.016초에 뗍니다. 그게 어떻게 발을 떼는지를 보면, 정말 특이해요. 테이프를 떼어 내듯이 발을 표면에서 뗍니다. 매우 특이하죠. 어떻게 붙을 수 있을까요?
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae with millions of hairs. And each hair has the worst case of split ends possible. It has a hundred to a thousand split ends, and that's the secret, because it allows intimate contact. The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends. And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction. We discovered they work by intermolecular forces alone. So to our blueprint, we split some hairs. This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive -- the patent issued, we're happy to say. And here's the simplest version in nature, and here's my collaborator Ron Fearing's attempt at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane. And here's the first attempt to have it work on some load.
이들의 발을 보면, linalae라고 불리는 잎과 같은 구조를 지니고 있어요. 수백만개의 털과 함께요. 각 털 끝은 매우 잘게 갈라져 있습니다. 수 백에서 수 천개의 분열된 끝단을 가지고 있어요. 그게 비결이죠. 그것 때문에 벽에 잘 붙을 수 있는 겁니다. 도마뱀은 200나노미터 크기의 끝단을 10억개 가지고 있어요. 점액으로 붙는 것이 아니고, 벨크로 접착제나 흡입기처럼 동작하지도 않아요. 단지 분자간 힘으로만 붙는 다는 것을 알아냈습니다. 자 그래서 우리 설계도에도, 털을 나눠야겠네요. 이것에서 영감을 받아 우리는 최초로 자기세척 건식 접착체를 만들었습니다. 특허도 냈습니다. 이 사실을 알리게 되어서 기쁩니다. 그리고 이게 자연에서 가장 단순한 버젼입니다. 제 동료 Ron Fearing의 시도가 있었고요. 이 인공 건식 접착제는 폴리우레탄으로 만든 것입니다. 하중을 얼마나 받는지 시험해 본 것이구요.
There's enormous interest in this in a variety of different fields. You could think of a thousand possible uses, I'm sure. Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product. We have imagined products; for example, this one: we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid. We took some hairs from a molting gecko; put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
여러 다른 분야에서 다양하게 쓰여질 수 있죠. 수 많은 가능성을 생각할 수 있습니다. 제가 확신해요. 대개 그렇듯이, 이것으로 새로운 제품을 만든다는 것은 즐거운 일이죠. 우리는 만들 제품을 상상해봤습니다. 예를 들면 이런거죠. 생명체에서 영감을 받은 반창고를 상상해봤습니다. 접착제가 없는 반창고죠. 탈피하는 도마뱀에게 털을 채취하고 여기 감기는 부분에 두어서, 반창고를 만들었습니다.
This is an undergraduate volunteer -- we have 30,000 undergraduates so we can choose among them -- that's actually just a red pen mark. But it makes an incredible Band-Aid. It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater. I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research -- we just wondered how they climbed up something -- can lead to things that you could never imagine. It's just an example of why we need to support curiosity-based research. Here you are, pulling off the Band-Aid.
이 사람은 대학생 자원봉사자입니다. 3만명의 학사과정 학생 중에서 뽑았죠. 저건 그냥 붉은 펜으로 그린겁니다. 엄청난 반창고가 만들어졌죠. 공기도 통하고, 쉽게 뗄 수 있고, 자극도 없어요. 물 속에서도 붙어 있습니다. 저는 이게 호기심에서 출발한 연구가 어떤 것인지를 보여주는 특별한 예라고 생각해요. 우리는 단지 도마뱀이 어떻게 벽을 타고 오르는지가 궁금했을 뿐이었어요. 그런데 결국 전에는 상상도 못 했던 것을 만드는 결과를 가져왔죠. 이건 호기심에서 시작된 연구를 왜 지원해야 하는지를 보여주는 예입니다. 이제 반창고를 떼고 있네요.
So we've redefined, now, what a foot is. The question is, can we use these secrets, then, to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature? Here's the new project: we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets -- that can only move on limited kinds of surfaces. I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment -- and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot. And here is RiSE. It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree. And here are RiSE's first steps on an incline. You have the audio? You can hear it go up. And here it is coming up at you, in its first steps up a wall. Now it's only using its simplest feet here, so this is very new. But we think we got the dynamics right of the robot.
이제 우리는 '발이란 무엇인가'를 다시 정의내렸습니다. 문제는 이런 자연의 비밀을 우리가 활용할 수 있는가죠. 자연에서 보는 것 보다 더 좋은 발을 만들 수 있을까요? 여기 새 프로젝트가 있습니다. 우리는 최초로 벽을 오르는 수색구조 로봇을 만들려고 합니다. 흡입기나 자석을 쓰지 않구요. 그런 것들로는 움직일 수 있는 표면이 한정되어 있거든요. 이 새로운 로봇은 RiSE라고 합니다. "기어오르기 알맞은 환경의 로봇"이란 뜻이죠. 이 로봇을 만들기 위해 특별한 생물학자와 공학자 팀이 함께 하고 있습니다. 이게 RiSE입니다. 6족에 꼬리가 있습니다. 여기 담장과 나무가 있는데요. 이제 RiSE가 첫 발을 내딛으며 경사면을 올라가고 있습니다. 소리 들리죠? 올라가는 소리가 들릴꺼에요. 이제 여러분 쪽으로 오고 있죠. 처음으로 벽을 오르는 모습입니다. 이건 가장 단순한 형태의 발이고, 가장 최근에 만든 것이지만 이 로봇은 기동성을 갖고 있다고 생각합니다.
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further. He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes. The next step is to make compliant toes, and try to add spines and claws and set it for dry adhesives. So the idea is to first get the toes and a foot right, attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot. And that's exactly what he's done. He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
Mark Cutkosky는 이것을 한단계 발전시켰습니다. 그는 이 형상침착제조법으로 발과 발가락을 만드는 기술을 가진 사람입니다. 다음 단계는 움직일 수 있는 발가락을 만드는 것입니다. 그리고 거기에 가시와 발톱과 건식접착을 추가합니다. 이 아이디어는 처음으로 발가락과 발을 만들어서 이를 로봇에 붙인 후에,벽을 기어오를 수 있도록 하는 것입니다. 이게 그가 해낸 일 입니다. 그는 자연에서 영감을 받아 등반하는 발달린 로봇을 만들었습니다.
And here's Cutkosky's and his amazing students' design. So these are tuned toes -- there are six of them, and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint. So this is not using any suction, any glue, and it will ultimately, when it's attached to the robot -- it's as biologically inspired as the animal -- hopefully be able to climb any kind of a surface. Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford. It's sped up -- again, it's a foot climbing. It's not the whole robot yet, we're working on it -- now you can see how it's attaching. These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs to grab onto very challenging, difficult surfaces. And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times -- can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK? You can visualize this now; it's not impossible. It's a very challenging task. But more to come later.
이것이 Cutkosky와 그의 놀라운 제자들이 만든 디자인입니다. 이것들은 발가락을 갖고 있습니다. 모두 6개죠. 여기에는 우리가 아까 설계도를 그릴때 고려했던 모든 이론들이 사용됐습니다. 이건 흡입기도, 점액도 사용하지 않았습니다. 그리고 궁극적으로는, 이것을 가진 로봇이 - 생물학에서 영감을 받은 이 로봇이 동물들 처럼 어떤 표면이라도 오를 수 있기를 희망합니다. 이제 스탠포드대 건물의 벽면을 오르는 걸 보실텐데요. 속도를 높이죠. 발로 오르고 있는 거에요. 아직 전체 로봇은 아니지만, 연구중입니다. 이게 어떻게 붙는지 보이시죠. 이 튜닝된 구조는 가시와 발바닥, 그리고 근본적으로 접착 털을 가지고 다른 여러 어렵고, 복잡한 표면을 올라가고 있습니다. 이런 것도 가능하죠. 이건 20배속 화면인데요. 이 벽을 기어올라서, 윗 층에 있는 사람을 구출한다고 상상해보세요. 괜찮죠? 이제 보셨으니, 불가능한게 아닙니다. 매우 어려운 과제이지만, 앞으로 해야 할 것이 더 많아요.
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built. We've learned we should distribute control to smart parts. Don't put it all in the brain, but put some of the control in tuned feet, legs and even body. That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems, and they're integrated and beautifully robust. And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology, and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there to make -- potentially -- something better than nature.
마치면서, 지금까지 어떻게 발이 만들어지는지를 보면서 자연의 디자인 비밀을 알게되었습니다. 우리 몸에 대한 통제기능을 다른 똑똑한 부분들에도 나눠야 함을 알았습니다. 모든 걸 머리에서 하려고 하지 마세요. 발이나 다리, 몸에 통제기능을 맡겨보세요. 자연은 이런 문제를 해결하기 위해 하나가 아닌 다양한 해법을 찾고 있습니다. 그 모든 게 합쳐져서, 아름다우리만치 원기왕성함을 보입니다. 세번째로, 우리는 단순히 자연을 모사하는 것이 아닌 생물학에서 영감을 받은것이라고 믿고 있습니다. 그리고 최고의 공학적 해법으로 이 새로운 원칙을 사용합니다. 어쩌면 자연보다 더 나은 무언가를 만들 수 있겠죠.
So there's a clear message: whether you care about a fundamental, basic research of really interesting, bizarre, wonderful animals, or you want to build a search-and-rescue robot that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire, or you care about medicine, we must preserve nature's designs. Otherwise these secrets will be lost forever. Thank you.
여기에는 분명한 교훈이 있습니다. 만약 여러분이 흥미롭고, 특이하고, 놀라운 동물을 연구하는 기초 연구에 대해서 관심이 있거나, 아니면 지진이나 화재에서 사람을 구하는 수색구조 로봇을 만들고 싶다거나, 아니면 의학에 관심이 있다면, 이런 자연의 디자인을 보존해야 합니다. 그렇지 않으면 이런 비밀들은 영원히 사라질 지도 모릅니다. 감사합니다.