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: Perché costruisco robot della dimensione di un chicco di riso

Filmed:
1,663,866 views

Studiando i movimenti e i corpi di insetti come le formiche, Sarah Bergbreiter e il suo team costruiscono versioni meccaniche minuscole, incredibilmente robuste di schifose bestioline... e ci aggiungono razzi. Guardate gli incredibili sviluppi della micro-robotica, e tre modi di usare questi piccoli aiutanti in futuro.
- Microroboticist
Sarah Bergbreiter packs advanced technologies into tiny robots that can overcome obstacles 80 times their height. Full bio

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00:12
My studentsstudenti and I
work on very tinyminuscolo robotsrobot.
0
564
3645
I miei studenti ed io lavoriamo
su minuscoli robot.
00:16
Now, you can think of these
as roboticrobotica versionsversioni
1
4209
2217
Vedeteli come versioni robotiche
00:18
of something that you're all
very familiarfamiliare with: an antformica.
2
6426
3590
di una cosa che conoscete bene:
una formica.
00:22
We all know that antsformiche
and other insectsinsetti at this sizedimensione scalescala
3
10016
2760
Sappiamo che le formiche
e altri insetti in questa scala
00:24
can do some prettybella incredibleincredibile things.
4
12776
2236
possono fare cose incredibili.
00:27
We'veAbbiamo all seenvisto a groupgruppo of antsformiche,
or some versionversione of that,
5
15012
3185
Abbiamo visto tutti gruppi di formiche,
o qualcosa di simile,
00:30
cartinggo-kart off your potatopatata chippatata fritta
at a picnicpic-nic, for exampleesempio.
6
18197
4270
portarsi via il sacchetto di patatine
a un picnic, per esempio.
00:34
But what are the realvero challengessfide
of engineeringingegneria these antsformiche?
7
22467
3443
Ma quali sono le grandi sfide
nel ricreare queste formiche?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilitiescapacità of an antformica
8
25910
3951
Prima di tutto, come trasferire
le capacità di una formica
00:42
in a robotrobot at the samestesso sizedimensione scalescala?
9
29861
2048
in un robot nella stessa scala?
00:44
Well, first we need to figurefigura out
how to make them movemossa
10
31909
2604
Prima di tutto dobbiamo capire
come farle muovere
00:46
when they're so smallpiccolo.
11
34513
1410
quando sono così piccole.
00:48
We need mechanismsmeccanismi like legsgambe
and efficientefficiente motorsmotori
12
35923
2300
Ci servono meccanismi
come gambe e motori efficienti
00:50
in orderordine to supportsupporto that locomotionlocomozione,
13
38223
1849
per poter gestire la locomozione,
00:52
and we need the sensorssensori,
powerenergia and controlcontrollo
14
40072
2491
e ci servono sensori, potenza e controllo
00:54
in orderordine to pullTirare everything togetherinsieme
in a semi-intelligentsemi-intelligenti antformica robotrobot.
15
42563
3962
per poter mettere tutto insieme
in una formica robot semi-intelligente.
00:58
And finallyfinalmente, to make
these things really functionalfunzionale,
16
46525
2546
Infine, per rendere queste cose
realmente funzionali,
01:01
we want a lot of them workinglavoro togetherinsieme
in orderordine to do biggerpiù grande things.
17
49071
3948
ce ne servono molte che lavorano insieme
per fare cose più grandi.
01:05
So I'll startinizio with mobilitymobilità.
18
53019
2691
Inizierò con la mobilità.
01:07
InsectsInsetti movemossa around amazinglyincredibilmente well.
19
55710
3161
Gli insetti si muovono
meravigliosamente bene.
01:11
This videovideo is from UCUC BerkeleyBerkeley.
20
58871
1688
Questo video è
dell'Università di Berkeley.
01:12
It showsSpettacoli a cockroachscarafaggio movingin movimento
over incrediblyincredibilmente roughruvido terrainterreno
21
60559
2783
Mostra uno scarafaggio che si sposta
su un terreno molto sconnesso
01:15
withoutsenza tippingcassone over,
22
63342
1853
senza ribaltarsi,
01:17
and it's ablecapace to do this because its legsgambe
are a combinationcombinazione of rigidrigida materialsmateriale,
23
65195
3997
ed è capace di farlo perché le sue gambe
sono una combinazione di materiali rigidi,
01:21
whichquale is what we traditionallytradizionalmente
use to make robotsrobot,
24
69192
2353
ossia quello che tradizionalmente
usiamo per fare i robot,
01:23
and softmorbido materialsmateriale.
25
71545
1599
e materiali morbidi.
01:26
JumpingSalto is anotherun altro really interestinginteressante way
to get around when you're very smallpiccolo.
26
74374
3827
Saltare è un'altro modo interessante
di spostarsi quando si è molto piccoli.
01:30
So these insectsinsetti storenegozio energyenergia in a springprimavera
and releaseliberare that really quicklyvelocemente
27
78201
4069
Questi insetti immagazzinano
energia in una molla
e la rilasciano molto rapidamente
01:34
to get the highalto powerenergia they need
to jumpsaltare out of wateracqua, for exampleesempio.
28
82270
4011
per avere l'energia necessaria
per saltare fuori dall'acqua.
01:38
So one of the biggrande
contributionscontributi from my lablaboratorio
29
86281
3122
Uno dei grandi contributi
del mio laboratorio
01:41
has been to combinecombinare
rigidrigida and softmorbido materialsmateriale
30
89403
2750
è stato quello di combinare
materiali rigidi e morbidi
01:44
in very, very smallpiccolo mechanismsmeccanismi.
31
92153
2214
in meccanismi molto piccoli.
01:46
So this jumpingsalto mechanismmeccanismo
is about fourquattro millimetersmillimetri on a sidelato,
32
94367
3165
Questo meccanismo di salto
è di quattro millimetri da un lato,
01:49
so really tinyminuscolo.
33
97532
1688
quindi minuscolo.
01:51
The harddifficile materialMateriale here is siliconsilicio,
and the softmorbido materialMateriale is siliconein silicone rubbergomma da cancellare.
34
99220
3838
Il materiale rigido è silicone,
e quello morbido gomma di silicone.
01:55
And the basicdi base ideaidea is that
we're going to compresscomprimere this,
35
103058
2895
L'idea di base è comprimerla,
immagazzinare energia nelle molle,
e rilasciarla per saltare.
01:58
storenegozio energyenergia in the springsmolle,
and then releaseliberare it to jumpsaltare.
36
105953
2701
02:00
So there's no motorsmotori
on boardtavola this right now, no powerenergia.
37
108654
3383
Non ci sono motori,
niente alimentazione.
Viene attivato con un metodo
che nel mio laboratorio chiamiamo
02:04
This is actuatedad azionamento with a methodmetodo
that we call in my lablaboratorio
38
112037
2763
02:07
"graduatediplomato studentalunno with tweezerspinzette."
(LaughterRisate)
39
114800
2672
"studente specializzando con pinzette."
(Risate)
02:09
So what you'llpotrai see in the nextIl prossimo videovideo
40
117472
1834
Vedrete nel video successivo
02:11
is this guy doing
amazinglyincredibilmente well for its jumpssalti.
41
119306
3027
questo ragazzo che fa
dei salti meravigliosi.
02:14
So this is AaronAaron, the graduatediplomato studentalunno
in questiondomanda, with the tweezerspinzette,
42
122333
3614
Questo è Aaron, lo studente in questione,
con le pinzette,
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sizedquattro millimetri-dimensioni mechanismmeccanismo
43
125947
2683
e vedete questo meccanismo
da quattro millimetri
02:20
jumpingsalto almostquasi 40 centimeterscentimetri highalto.
44
128630
2211
che salta 40 centimetri in altezza.
02:23
That's almostquasi 100 timesvolte its ownproprio lengthlunghezza.
45
130841
2424
È quasi 100 volte la sua lunghezza.
02:25
And it survivessopravvive, bouncesrimbalzi on the tabletavolo,
46
133265
1956
E sopravvive, rimbalza sul tavolo,
è incredibilmente robusto,
e sopravvive abbastanza bene
02:27
it's incrediblyincredibilmente robustrobusto, and of coursecorso
survivessopravvive quiteabbastanza well untilfino a we loseperdere it
47
135221
3514
finché non lo perdiamo
02:30
because it's very tinyminuscolo.
48
138735
2626
perché è minuscolo.
02:33
UltimatelyIn definitiva, thoughanche se, we want
to addInserisci motorsmotori to this too,
49
141361
2609
Infine, vogliamo aggiungere
anche i motori,
abbiamo studenti in laboratorio
che lavorano su motori millimetrici
02:36
and we have studentsstudenti in the lablaboratorio
workinglavoro on millimeter-sizeddimensioni in millimetri motorsmotori
50
143970
3116
02:39
to eventuallyinfine integrateintegrare ontosu
smallpiccolo, autonomousautonomo robotsrobot.
51
147086
3600
da integrare alla fine
su piccoli robot autonomi.
02:42
But in orderordine to look at mobilitymobilità and
locomotionlocomozione at this sizedimensione scalescala to startinizio,
52
150686
3581
Ma per poter vedere la mobilità
e la locomozione su questa scala,
02:46
we're cheatingtradimenti and usingutilizzando magnetsMagneti.
53
154267
1974
imbrogliamo e usiamo magneti.
02:48
So this showsSpettacoli what would eventuallyinfine
be partparte of a micro-robotmicro-robot leggamba,
54
156241
3076
Questo mostra quello che sarà parte
di una micro-zampa di robot,
02:51
and you can see the siliconein silicone rubbergomma da cancellare jointsgiunti
55
159317
2017
vedete i giunti di gomma di silicone
02:53
and there's an embeddedinserito magnetmagnete
that's beingessere movedmosso around
56
161334
2629
e un magnete incorporato che si sposta
02:56
by an externalesterno magneticmagnetico fieldcampo.
57
163963
2303
a causa di un campo magnetico esterno.
02:58
So this leadsconduce to the robotrobot
that I showedha mostrato you earlierprima.
58
166266
2683
Questo porta al robot
che vi ho mostrato prima.
03:02
The really interestinginteressante thing
that this robotrobot can help us figurefigura out
59
169959
3151
La cosa interessante che questo robot
può aiutarci a capire
è come gli insetti si muovono
su questa scala.
03:05
is how insectsinsetti movemossa at this scalescala.
60
173110
2007
Abbiamo ottimi modelli
di come ogni cosa,
03:07
We have a really good modelmodello
for how everything
61
175117
2225
03:09
from a cockroachscarafaggio up to an elephantelefante movessi muove.
62
177342
1962
dallo scarafaggio all'elefante,
si muove.
03:11
We all movemossa in this
kindgenere of bouncyrimbalzante way when we runcorrere.
63
179304
2924
Ci spostiamo tutti rimbalzando
in questo modo, correndo.
03:14
But when I'm really smallpiccolo,
the forcesforze betweenfra my feetpiedi and the groundterra
64
182228
4285
Ma in chi è veramente piccolo,
le forze tra i piedi e il suolo
03:18
are going to affectinfluenzare my locomotionlocomozione
a lot more than my massmassa,
65
186513
2775
influenzano la locomozione
molto più della massa,
03:21
whichquale is what causescause that bouncyrimbalzante motionmovimento.
66
189288
2354
che è quello che causa
quel moto rimbalzante.
03:23
So this guy doesn't work quiteabbastanza yetancora,
67
191642
1675
Questo non funziona ancora bene,
03:25
but we do have slightlyleggermente largerpiù grandi versionsversioni
that do runcorrere around.
68
193317
3075
ma abbiamo delle versioni
più grandi che corrono.
03:28
So this is about a centimetercentimetro cubedal cubo,
a centimetercentimetro on a sidelato, so very tinyminuscolo,
69
196392
3885
Questo è di un centimetro cubo,
un centimetro per lato, quindi minuscolo,
e l'abbiamo fatto correre
03:32
and we'venoi abbiamo gottenottenuto this to runcorrere
about 10 bodycorpo lengthslunghezze perper secondsecondo,
70
200277
2902
circa 10 lunghezze del corpo al secondo,
03:35
so 10 centimeterscentimetri perper secondsecondo.
71
203179
1386
quindi 10 cm al secondo.
03:36
It's prettybella quickveloce for a little, smallpiccolo guy,
72
204565
2033
È piuttosto veloce per un piccoletto,
ed è limitato solo
dalle nostre impostazioni di test.
03:38
and that's really only limitedlimitato
by our testTest setupprogramma di installazione.
73
206598
2362
03:41
But this gives you some ideaidea
of how it workslavori right now.
74
208960
2647
Ma vi dà un'idea di come funziona.
03:44
We can alsoanche make 3D-printedD-stampato versionsversioni
of this that can climbscalata over obstaclesostacoli,
75
212027
3754
Possiamo anche farne altre versioni con
stampe 3D che si arrampicano su ostacoli,
03:47
a lot like the cockroachscarafaggio
that you saw earlierprima.
76
215781
3499
come lo scarafaggio che avete visto prima.
03:51
But ultimatelyin definitiva we want to addInserisci
everything onboarda bordo the robotrobot.
77
219280
2886
Ma alla fine vogliamo aggiungere
tutto su questo robot.
03:54
We want sensingsensing, powerenergia, controlcontrollo,
actuationazionamento all togetherinsieme,
78
222166
3693
Vogliamo sensori, potenza, controllo,
azioni tutto insieme,
03:58
and not everything
needsesigenze to be bio-inspiredbio-ispirati.
79
225859
2906
e non tutto deve essere ispirato
alla biologia.
04:00
So this robot'sdi robot about
the sizedimensione of a TicTIC TacTAC.
80
228765
3135
Questo robot ha la dimensione
di un Tic Tac.
04:04
And in this casecaso, insteadanziché of magnetsMagneti
or musclesmuscoli to movemossa this around,
81
231900
3949
In questo caso, invece di magneti
o muscoli per spostarlo,
04:08
we use rocketsrazzi.
82
235849
2425
usiamo razzi.
04:10
So this is a micro-fabricatedMicro-fabbricato
energeticenergico materialMateriale,
83
238274
2666
Questo è un materiale energetico
micro-fabbricato,
04:13
and we can createcreare tinyminuscolo pixelspixel of this,
84
240940
2599
e ne possiamo creare minuscoli pixel
04:15
and we can put one of these pixelspixel
on the bellypancia of this robotrobot,
85
243539
3787
e possiamo mettere uno di questi pixel
sulla pancia di questo robot,
04:19
and this robotrobot, then, is going to jumpsaltare
when it sensessensi an increaseaumentare in lightleggero.
86
247326
4396
e questo robot salterà quando percepisce
un aumento di luminosità.
04:24
So the nextIl prossimo videovideo is one of my favoritesfavoriti.
87
252645
1973
Il prossimo video
è uno dei miei preferiti.
04:26
So you have this 300-milligram-milligrammo robotrobot
88
254618
3040
Abbiamo questo robot
da 300 milligrammi
04:29
jumpingsalto about eightotto
centimeterscentimetri in the airaria.
89
257658
2406
che salta fino a otto centimetri
in altezza.
04:32
It's only fourquattro by fourquattro
by sevenSette millimetersmillimetri in sizedimensione.
90
260064
2910
Misura solo quattro per quattro
per sette millimetri.
04:35
And you'llpotrai see a biggrande flashveloce
at the beginninginizio
91
262974
2156
E vedrete un grande flash all'inizio
quando l'energia viene rilasciata,
04:37
when the energeticenergico is setimpostato off,
92
265130
1492
04:38
and the robotrobot tumblingburattatura throughattraverso the airaria.
93
266622
1908
e il robot fa le capriole in aria.
04:40
So there was that biggrande flashveloce,
94
268530
1609
C'è stato questo grande flash,
04:42
and you can see the robotrobot
jumpingsalto up throughattraverso the airaria.
95
270139
3197
e vedete il robot che salta in aria.
04:45
So there's no tethersCavezze on this,
no wiresfili connectingcollegamento to this.
96
273336
3032
Non ci sono cavi di collegamento.
04:48
Everything is onboarda bordo,
and it jumpedsaltato in responserisposta
97
276368
2494
Tutto è all'interno, e salta in reazione
04:51
to the studentalunno just flickingsfogliando on
a deskscrivania lamplampada nextIl prossimo to it.
98
278862
4381
a uno studente che accende
una lampada da tavolo.
04:55
So I think you can imagineimmaginare
all the coolfreddo things that we could do
99
283243
3654
Credo possiate immaginare
tutte le cose che possiamo fare
04:59
with robotsrobot that can runcorrere and crawlstrisciare
and jumpsaltare and rollrotolo at this sizedimensione scalescala.
100
286897
4707
con robot che possono
correre, strisciare,
saltare e rotolarsi su questa scala.
05:03
ImagineImmaginate the rubblemacerie that you get after
a naturalnaturale disasterdisastro like an earthquaketerremoto.
101
291604
3790
Immaginate le macerie
dopo un disastro naturale
come un terremoto.
05:07
ImagineImmaginate these smallpiccolo robotsrobot
runningin esecuzione throughattraverso that rubblemacerie
102
295394
2559
Immaginate questi piccoli robot
correre tra le macerie
in cerca di sopravvissuti.
05:10
to look for survivorssopravvissuti.
103
297953
2218
05:12
Or imagineimmaginare a lot of smallpiccolo robotsrobot
runningin esecuzione around a bridgeponte
104
300171
2956
Immaginate tanti piccoli robot
che corrono intorno a un ponte
05:15
in orderordine to inspectispezionare it
and make sure it's safesicuro
105
303127
2159
per ispezionarlo e metterlo in sicurezza
05:17
so you don't get collapsescrolla like this,
106
305286
2040
in modo che non crolli in questo modo,
05:19
whichquale happenedè accaduto outsideal di fuori of
MinneapolisMinneapolis in 2007.
107
307326
3907
cosa che è successa
vicino a Minneapolis nel 2007.
05:23
Or just imagineimmaginare what you could do
108
311233
1762
O immaginate solo cosa potreste fare
05:25
if you had robotsrobot that could
swimnuotare throughattraverso your bloodsangue.
109
312995
2523
se aveste robot che sanno
nuotare nel vostro sangue.
05:27
Right? "FantasticFantastico VoyageVoyage," IsaacIsaac AsimovAsimov.
110
315518
2333
Giusto? "Viaggio allucinante",
Isaac Asimov.
05:30
Or they could operateoperare withoutsenza havingavendo
to cuttagliare you openAperto in the first placeposto.
111
317851
4355
O poter operare senza dover tagliare.
05:34
Or we could radicallyradicalmente changemodificare
the way we buildcostruire things
112
322206
2730
Potremmo cambiare radicalmente
modo di costruire le cose
05:37
if we have our tinyminuscolo robotsrobot
work the samestesso way that termitestermiti do,
113
324936
3407
se potessimo far funzionare
i nostri minuscoli robot come le termiti,
05:40
and they buildcostruire these incredibleincredibile
eight-meter-highotto metri di altezza moundstumuli,
114
328343
2765
costruiscono questi cumuli
di otto metri di altezza,
05:43
effectivelyefficacemente well ventilatedventilato
apartmentappartamento buildingsedifici for other termitestermiti
115
331108
4088
edifici abitativi ben ventilati
per altre termiti
05:47
in AfricaAfrica and AustraliaAustralia.
116
335196
2091
in Africa e Australia.
05:49
So I think I've givendato you
some of the possibilitiespossibilità
117
337287
2430
Penso di avervi dato
idea di alcune delle cose
05:51
of what we can do with these smallpiccolo robotsrobot.
118
339717
2437
che possiamo fare
con questi piccoli robot.
05:54
And we'venoi abbiamo madefatto some advancesavanzamenti so farlontano,
but there's still a long way to go,
119
342154
4407
Abbiamo fatto progressi,
ma c'è ancora molto da fare,
05:58
and hopefullyfiduciosamente some of you
can contributecontribuire to that destinationdestinazione.
120
346561
2858
e, spero, qualcuno di voi
può contribuire all'obiettivo.
06:01
ThanksGrazie very much.
121
349419
1768
Grazie infinite.
06:03
(ApplauseApplausi)
122
351187
2204
(Applausi)
Translated by Anna Cristiana Minoli
Reviewed by Eleonora Brembilla

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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