ABOUT THE SPEAKER
Sarah Bergbreiter - Microroboticist
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height.

Why you should listen

Sarah Bergbreiter runs the Maryland Microrobotics Laboratory at the University of Maryland, where she develops innovative technologies that could advance medicine, consumer electronics and other sciences. She joined the university in 2008 as an assistant professor of mechanical engineering.

Having received her B.S.E degree in electrical engineering from Princeton, she worked on her M.S. and Ph.D. at Berkeley, which is where she focused on microrobotics. She has received multiple awards for her work, including the DARPA Young Faculty Award in 2008 and the Presidential Early Career Award for Scientists in 2013.

More profile about the speaker
Sarah Bergbreiter | Speaker | TED.com
TEDYouth 2014

Sarah Bergbreiter: Why I make robots the size of a grain of rice

Sarah Bergbreiter: Proč tvořím roboty velikosti zrnka rýže

Filmed:
1,663,866 views

Studiem pohybu a těl hmyzu jako jsou mravenci, Sarah Bergbreiter a její tým vytvořili neuvěřitelně robustní, velmi malé, nechanické verze strašidelné havěti...a přidali rakety. Sledujte jejich ohromující vývoj v mikrorobotice a poslechněte si tři způsoby jak využít tyto malé pomocníky v budoucnosti.
- Microroboticist
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
My studentsstudentů and I
work on very tinydrobný robotsroboty.
0
564
3645
S mými studenty pracuji
na maličkých robotech.
00:16
Now, you can think of these
as roboticrobotické versionsverze
1
4209
2217
Můžete si je představit
jako robotické verze
00:18
of something that you're all
very familiarznát with: an antmravenec.
2
6426
3590
něčeho, co všichni dobře známe:
mravenců.
00:22
We all know that antsmravenci
and other insectshmyzu at this sizevelikost scaleměřítko
3
10016
2760
Víme, že mravenci i další hmyz
podobných rozměrů
00:24
can do some prettydosti incredibleneuvěřitelný things.
4
12776
2236
jsou schopni dost neuvěřitelných věcí.
00:27
We'veMáme all seenviděno a groupskupina of antsmravenci,
or some versionverze of that,
5
15012
3185
Každý určitě viděl skupinku mravenců
00:30
cartingodvoz off your potatobrambory chipčip
at a picnicpiknik, for examplepříklad.
6
18197
4270
jak si třeba při pikniku
odtahují jeden z jeho chipsů.
00:34
But what are the realnemovitý challengesproblémy
of engineeringinženýrství these antsmravenci?
7
22467
3443
Co je ale potřeba ke zkonstruování
takových mravenců?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilitiesschopností of an antmravenec
8
25910
3951
Zaprvé, jak dostat schopnosti mravence
00:42
in a robotrobot at the samestejný sizevelikost scaleměřítko?
9
29861
2048
do stejně malého robota?
00:44
Well, first we need to figurepostava out
how to make them movehýbat se
10
31909
2604
Zaprvé, jak ho vůbec rozpohybujeme,
00:46
when they're so smallmalý.
11
34513
1410
když je tak malý?
00:48
We need mechanismsmechanismy like legsnohy
and efficientúčinný motorsmotory
12
35923
2300
Pro pohyb potřebujeme
mechanické součástky
00:50
in orderobjednat to supportPodpěra, podpora that locomotionlokomoce,
13
38223
1849
jako nohy a výkonné motory,
00:52
and we need the sensorssenzory,
powerNapájení and controlřízení
14
40072
2491
a dále senzory, energii a ovládání,
00:54
in orderobjednat to pullSEM everything togetherspolu
in a semi-intelligentpolointeligentní antmravenec robotrobot.
15
42563
3962
které ze součástek udělají
polo-inteligentního robota-mravence.
00:58
And finallyKonečně, to make
these things really functionalfunkční,
16
46525
2546
Aby vše dohromady fungovalo,
01:01
we want a lot of them workingpracovní togetherspolu
in orderobjednat to do biggervětší things.
17
49071
3948
musí tyto věci navzájem spolupracovat.
01:05
So I'll startStart with mobilitymobility.
18
53019
2691
Takže začnu s pohyblivostí.
01:07
InsectsHmyz movehýbat se around amazinglyúžasně well.
19
55710
3161
Hmyz se pohybuje úžasně snadno.
Video Kalifornské university v Berkeley
01:11
This videovideo is from UCUC BerkeleyBerkeley.
20
58871
1688
01:12
It showsukazuje a cockroachšváb movingpohybující se
over incrediblyneuvěřitelně roughhrubý terrainterén
21
60559
2783
ukazuje pohyb švába
neuvěřitelně nerovným terénem,
01:15
withoutbez tippingsklápění over,
22
63342
1853
aniž by se převrátil,
01:17
and it's ableschopný to do this because its legsnohy
are a combinationkombinace of rigidtuhé materialsmateriálů,
23
65195
3997
a to jen kvůli tomu, že jeho nohy
jsou kombinací tuhých materiálů,
01:21
whichkterý is what we traditionallytradičně
use to make robotsroboty,
24
69192
2353
ty se běžně používají k výrobě robotů,
01:23
and softměkký materialsmateriálů.
25
71545
1599
a měkkých materiálů.
01:26
JumpingNa lyžích is anotherdalší really interestingzajímavý way
to get around when you're very smallmalý.
26
74374
3827
Skákání je další zajímavý pohyb,
když jste maličcí.
01:30
So these insectshmyzu storeobchod energyenergie in a springjaro
and releaseuvolnění that really quicklyrychle
27
78201
4069
Tento hmyz ukládá energii v pružině
a tu uvolní tak rychle,
01:34
to get the highvysoký powerNapájení they need
to jumpskok out of watervoda, for examplepříklad.
28
82270
4011
že získá vysoký výkon
potřebný například k výskoku z vody.
01:38
So one of the bigvelký
contributionspříspěvků from my lablaboratoř
29
86281
3122
Jedním z našich největších příspěvků
01:41
has been to combinekombajn
rigidtuhé and softměkký materialsmateriálů
30
89403
2750
bylo kombinování tuhých
a měkkých materiálů
01:44
in very, very smallmalý mechanismsmechanismy.
31
92153
2214
ve velmi malých mechanismech.
01:46
So this jumpingskákání mechanismmechanismus
is about fourčtyři millimetersmilimetry on a sideboční,
32
94367
3165
Tento skákací mechanismus má
z boku asi 4 mm,
01:49
so really tinydrobný.
33
97532
1688
takže je opravdu maličký.
01:51
The hardtvrdý materialmateriál here is siliconkřemík,
and the softměkký materialmateriál is siliconeSilikonové rubberguma.
34
99220
3838
Tvrdý materiál je silikon
a měkký pak silikonová pryž.
01:55
And the basiczákladní ideaidea is that
we're going to compresskomprimovat this,
35
103058
2895
Základem je,
že energie se při stlačení
01:58
storeobchod energyenergie in the springspružiny,
and then releaseuvolnění it to jumpskok.
36
105953
2701
uloží v pružinách
a po uvolnění dojde ke skoku.
02:00
So there's no motorsmotory
on boarddeska this right now, no powerNapájení.
37
108654
3383
Takže teď tu nejsou žádné motory,
ani elektrická energie.
02:04
This is actuateddo činnosti with a methodmetoda
that we call in my lablaboratoř
38
112037
2763
Je to uváděno do pohybu metodou,
které v laboratoři říkáme
02:07
"graduateabsolvovat studentstudent with tweezerspinzety."
(LaughterSmích)
39
114800
2672
"student s pinzetou".
(smích)
02:09
So what you'llBudete see in the nextdalší videovideo
40
117472
1834
V následujícím videu uvidíte,
02:11
is this guy doing
amazinglyúžasně well for its jumpsskoky.
41
119306
3027
jak se tomuto robotu
výborně daří skákat.
02:14
So this is AaronAaron, the graduateabsolvovat studentstudent
in questionotázka, with the tweezerspinzety,
42
122333
3614
Toto je Aaron, student s pinzetou,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sizedčtyři milimetry velké mechanismmechanismus
43
125947
2683
a to, co uvidíte, je tento
4 mm mechanismus,
02:20
jumpingskákání almosttéměř 40 centimeterscentimetry highvysoký.
44
128630
2211
který dokáže skákat skoro
40 cm vysoko.
02:23
That's almosttéměř 100 timesčasy its ownvlastní lengthdélka.
45
130841
2424
To je téměř stokrát více než sám měří.
02:25
And it survivespřežívá, bouncesskáká on the tablestůl,
46
133265
1956
Přečkal to a skáče po stole.
02:27
it's incrediblyneuvěřitelně robustrobustní, and of coursechod
survivespřežívá quitedocela well untilaž do we loseprohrát it
47
135221
3514
Je neskutečně silný a samozřejmě
se drží docela dobře než ho ztratíme,
02:30
because it's very tinydrobný.
48
138735
2626
protože je tak maličký.
02:33
UltimatelyNakonec, thoughačkoli, we want
to addpřidat motorsmotory to this too,
49
141361
2609
Dále chceme přidat motory
02:36
and we have studentsstudentů in the lablaboratoř
workingpracovní on millimeter-sizedmilimetr velké motorsmotory
50
143970
3116
a máme studenty, kteří pracují
na motorech milimetrových velikostí,
02:39
to eventuallynakonec integrateintegrovat ontona
smallmalý, autonomousautonomní robotsroboty.
51
147086
3600
které nakonec připojíme
k malým, autonomním robotům.
02:42
But in orderobjednat to look at mobilitymobility and
locomotionlokomoce at this sizevelikost scaleměřítko to startStart,
52
150686
3581
Ale abychom se ze začátku mohli soustředit
na pohyb v tomto malém měřítku,
02:46
we're cheatingpodvádění and usingpoužitím magnetsmagnety.
53
154267
1974
tak švindlujeme a používáme magnety.
02:48
So this showsukazuje what would eventuallynakonec
be partčást of a micro-robotmikro robot legnoha,
54
156241
3076
Zde vidíte možnou
součást nohy mikrorobota.
02:51
and you can see the siliconeSilikonové rubberguma jointskloubů
55
159317
2017
Všimněte si kloubů
ze silikonové pryže
02:53
and there's an embeddedvestavěné magnetMagnet
that's beingbytost movedpřestěhoval around
56
161334
2629
a tady je vestavěný magnet,
který je uváděn do pohybu
02:56
by an externalexterní magneticmagnetický fieldpole.
57
163963
2303
vnějším magnetickým polem.
02:58
So this leadsvede to the robotrobot
that I showedukázal you earlierdříve.
58
166266
2683
Toto vedlo k robotovi,
kterého jste viděli na začátku.
03:02
The really interestingzajímavý thing
that this robotrobot can help us figurepostava out
59
169959
3151
Pomůže nám zjistit,
jak se hmyz v tomto měřítku pohybuje.
03:05
is how insectshmyzu movehýbat se at this scaleměřítko.
60
173110
2007
03:07
We have a really good modelmodel
for how everything
61
175117
2225
Již máme dobré modely pohybu všeho
03:09
from a cockroachšváb up to an elephantslon movespohybuje se.
62
177342
1962
od švába po slona.
03:11
We all movehýbat se in this
kinddruh of bouncyskákací way when we runběh.
63
179304
2924
Pohupujeme se jako u běhu.
03:14
But when I'm really smallmalý,
the forcessil betweenmezi my feetnohy and the groundpřízemní
64
182228
4285
Při velmi malých rozměrech
je pohyb více ovlivněn
03:18
are going to affectpostihnout my locomotionlokomoce
a lot more than my massHmotnost,
65
186513
2775
silou mezi končetinami a zemí,
než vlastní hmotou,
03:21
whichkterý is what causespříčin that bouncyskákací motionpohyb.
66
189288
2354
což je příčina houpavého pohybu.
03:23
So this guy doesn't work quitedocela yetdosud,
67
191642
1675
Tento chlapík ještě moc nefunguje,
03:25
but we do have slightlymírně largervětší versionsverze
that do runběh around.
68
193317
3075
máme většího, který už pobíhá kolem.
03:28
So this is about a centimetercentimetr cubedkrychlový,
a centimetercentimetr on a sideboční, so very tinydrobný,
69
196392
3885
To je tak centimetr krychlový,
takže velmi maličký,
03:32
and we'vejsme gottendostal this to runběh
about 10 bodytělo lengthsdélky perza seconddruhý,
70
200277
2902
a běží 10 tělesných délek za sekundu,
03:35
so 10 centimeterscentimetry perza seconddruhý.
71
203179
1386
10 centimetrů za sekundu.
03:36
It's prettydosti quickrychlý for a little, smallmalý guy,
72
204565
2033
Hodně dobré na tak malého chlapíka,
03:38
and that's really only limitedomezený
by our testtest setupinstalace.
73
206598
2362
a to je limitován naším nastavením testu.
03:41
But this givesdává you some ideaidea
of how it workspráce right now.
74
208960
2647
Dává nám to představu o principu,
jak vlastně funguje.
03:44
We can alsotaké make 3D-printedD-tištěný versionsverze
of this that can climbstoupání over obstaclespřekážky,
75
212027
3754
Také můžeme vytisknout 3D verzi,
která leze přes překážky,
03:47
a lot like the cockroachšváb
that you saw earlierdříve.
76
215781
3499
hodně podobné švábovi, kterého
jste viděli dříve.
03:51
But ultimatelynakonec we want to addpřidat
everything onboardpalubní the robotrobot.
77
219280
2886
Nakonec chceme všechno sloučit
do jednoho robota.
03:54
We want sensingsnímání, powerNapájení, controlřízení,
actuationovládání all togetherspolu,
78
222166
3693
Snímání, síla, kontrola
a ovládání pohromadě,
03:58
and not everything
needspotřeby to be bio-inspiredBiologií inspirované.
79
225859
2906
ne vše musí být inspirováno přírodou.
04:00
So this robot'sRobot je about
the sizevelikost of a TicTic TacTAC.
80
228765
3135
Takže tady je robot velikosti tik-taku.
04:04
And in this casepouzdro, insteadmísto toho of magnetsmagnety
or musclessvaly to movehýbat se this around,
81
231900
3949
Místo magnetů nebo svalů se pohybuje
04:08
we use rocketsrakety.
82
235849
2425
pomocí raket.
04:10
So this is a micro-fabricatedmikro vyrobené
energeticenergický materialmateriál,
83
238274
2666
Zde je energetický materiál,
04:13
and we can createvytvořit tinydrobný pixelspixelů of this,
84
240940
2599
můžeme z něj vytvořit malé pixely
04:15
and we can put one of these pixelspixelů
on the bellybřicho of this robotrobot,
85
243539
3787
a ty pixely můžeme dát na spodek robota,
04:19
and this robotrobot, then, is going to jumpskok
when it sensessmysly an increasezvýšit in lightsvětlo.
86
247326
4396
robot pak vyskočí, když zaznamená
nárůst světla.
04:24
So the nextdalší videovideo is one of my favoritesOblíbené položky.
87
252645
1973
Následující video je mé oblíbené.
04:26
So you have this 300-milligram-miligram robotrobot
88
254618
3040
300 mg robot skáče
04:29
jumpingskákání about eightosm
centimeterscentimetry in the airvzduch.
89
257658
2406
8 cm do vzduchu.
04:32
It's only fourčtyři by fourčtyři
by sevensedm millimetersmilimetry in sizevelikost.
90
260064
2910
Je velký 4 x 4 x 7 mm.
04:35
And you'llBudete see a bigvelký flashblikat
at the beginningzačátek
91
262974
2156
Na začátku uvidíte velký záblesk,
04:37
when the energeticenergický is setsoubor off,
92
265130
1492
když se spustí energetik,
04:38
and the robotrobot tumblingomílání throughpřes the airvzduch.
93
266622
1908
a robot letí vzduchem.
04:40
So there was that bigvelký flashblikat,
94
268530
1609
Velký záblesk a vidíte
04:42
and you can see the robotrobot
jumpingskákání up throughpřes the airvzduch.
95
270139
3197
robota poskakovat vzduchem.
04:45
So there's no tetherspostrojů on this,
no wiresvodiče connectingspojovací to this.
96
273336
3032
Nevedou k němu
žádné provázky, žádné dráty.
04:48
Everything is onboardpalubní,
and it jumpedvyskočil in responseOdezva
97
276368
2494
Všechno je zaudováno v něm
a reaguje skokem
04:51
to the studentstudent just flickingmáchal on
a desklavice lampsvítilna nextdalší to it.
98
278862
4381
na náhlé kliknutí stolní lampy studentem.
04:55
So I think you can imaginepředstav si
all the coolchladný things that we could do
99
283243
3654
Určitě si dokážete představit, co všechno
04:59
with robotsroboty that can runběh and crawlplazit se
and jumpskok and rollválec at this sizevelikost scaleměřítko.
100
286897
4707
jde provádět s běhajícími, plazícími se
a skákajícími roboty této velikosti.
05:03
ImaginePředstavte si the rubblesuť that you get after
a naturalpřírodní disasterkatastrofa like an earthquakezemětřesení.
101
291604
3790
Představte si suť po přírodní katastrofě
typu zemětřesení.
05:07
ImaginePředstavte si these smallmalý robotsroboty
runningběh throughpřes that rubblesuť
102
295394
2559
Představte si jak tito malí roboti v suti
05:10
to look for survivorskteří přežili.
103
297953
2218
hledají přeživší.
05:12
Or imaginepředstav si a lot of smallmalý robotsroboty
runningběh around a bridgemost
104
300171
2956
Nebo mnoho malých robotů okolo mostu,
05:15
in orderobjednat to inspectkontrolovat it
and make sure it's safebezpečný
105
303127
2159
jak jej kontrolují, aby byl bezpečný,
05:17
so you don't get collapsessbalí like this,
106
305286
2040
aby nedošlo ke zhroucení
05:19
whichkterý happenedStalo outsidemimo of
MinneapolisMinneapolis in 2007.
107
307326
3907
jako v Minneapolis v r.2007.
05:23
Or just imaginepředstav si what you could do
108
311233
1762
Nebo co kdyby roboti
05:25
if you had robotsroboty that could
swimplavat throughpřes your bloodkrev.
109
312995
2523
mohli plavat ve vaší krvi.
05:27
Right? "FantasticFantastické VoyageVoyage," IsaacIsaac AsimovAsimov.
110
315518
2333
"Fantastická cesta" od Isaaca Asimova.
05:30
Or they could operatefungovat withoutbez havingmít
to cutstřih you openotevřeno in the first placemísto.
111
317851
4355
Nebo by mohli
operovat bez řezných ran.
05:34
Or we could radicallyradikálně changezměna
the way we buildstavět things
112
322206
2730
Nebo bychom mohli
radikálně změnit výstavbu
05:37
if we have our tinydrobný robotsroboty
work the samestejný way that termitestermity do,
113
324936
3407
pokud budou pracovat stejně jako termiti a
05:40
and they buildstavět these incredibleneuvěřitelný
eight-meter-highosm metr vysoká moundsmohyly,
114
328343
2765
vytvoří kopce o neuvěřitelné výšce 8 m.
05:43
effectivelyúčinně well ventilatedvětrané
apartmentbyt buildingsbudov for other termitestermity
115
331108
4088
výborně klimatizovaná obydlí
05:47
in AfricaAfrika and AustraliaAustrálie.
116
335196
2091
pro termity v Africe a Austrálii.
05:49
So I think I've givendané you
some of the possibilitiesmožností
117
337287
2430
Předestřela jsem vám pár věcí,
05:51
of what we can do with these smallmalý robotsroboty.
118
339717
2437
které s těmito roboty můžeme dělat.
05:54
And we'vejsme madevyrobeno some advanceszálohy so fardaleko,
but there's still a long way to go,
119
342154
4407
Pokročili jsme, ale
před námi je ještě dlouhá cesta
05:58
and hopefullydoufejme some of you
can contributepřispět to that destinationdestinace.
120
346561
2858
a doufejme, že někteří mohou
přispět k jejímu dokončení.
06:01
ThanksDík very much.
121
349419
1768
Děkuji moc.
06:03
(ApplausePotlesk)
122
351187
2204
(potlesk)
Translated by Katerina Jaburkova
Reviewed by Nicole K

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Sarah Bergbreiter - Microroboticist
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height.

Why you should listen

Sarah Bergbreiter runs the Maryland Microrobotics Laboratory at the University of Maryland, where she develops innovative technologies that could advance medicine, consumer electronics and other sciences. She joined the university in 2008 as an assistant professor of mechanical engineering.

Having received her B.S.E degree in electrical engineering from Princeton, she worked on her M.S. and Ph.D. at Berkeley, which is where she focused on microrobotics. She has received multiple awards for her work, including the DARPA Young Faculty Award in 2008 and the Presidential Early Career Award for Scientists in 2013.

More profile about the speaker
Sarah Bergbreiter | Speaker | TED.com