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: Waarom ik robots zo groot als een rijstkorrel maak

Filmed:
1,663,866 views

Door de bewegingspatronen en lichamen van insecten zoals mieren te bestuderen, bouwen Sarah Bergbreiter en haar team ongelofelijke stevige, kleine versies van deze kriebelende beestjes... en voegen daar nog eens raketten aan toe. Bekijk deze verbluffende ontwikkelingen in micro-robotica en kom meer te weten over de drie manieren waarop deze kleine hulpjes in de toekomst misschien gebruikt kunnen worden.
- 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 studentsstudenten and I
work on very tinyklein robotsrobots.
0
564
3645
Mijn studenten en ik werken
aan hele kleine robots.
00:16
Now, you can think of these
as roboticrobot versionsversies
1
4209
2217
Deze kun je zien als mechanische versies
00:18
of something that you're all
very familiarvertrouwd with: an antmier.
2
6426
3590
van iets waar jullie allemaal
bekend mee zijn: een mier.
00:22
We all know that antsmieren
and other insectsinsecten at this sizegrootte scaleschaal
3
10016
2760
Iedereen weet dat mieren
en andere net zo grote insecten
00:24
can do some prettymooi incredibleongelooflijk things.
4
12776
2236
in staat zijn tot ongelooflijke dingen.
00:27
We'veWe hebben all seengezien a groupgroep of antsmieren,
or some versionversie of that,
5
15012
3185
Iedereen heeft al eens een groep mieren,
of iets soortgelijks,
00:30
cartingkarten off your potatoaardappel chipspaander
at a picnicpicknick, for examplevoorbeeld.
6
18197
4270
een frietje zien wegdragen
bij een picknick, bijvoorbeeld.
00:34
But what are the realecht challengesuitdagingen
of engineeringbouwkunde these antsmieren?
7
22467
3443
Maar wat zijn de echte uitdagingen
bij het ontwerp van deze mieren?
00:38
Well, first of all, how do we get
the capabilitiesmogelijkheden of an antmier
8
25910
3951
Ten eerste: hoe stoppen we
alle capaciteiten van een mier
00:42
in a robotrobot at the samedezelfde sizegrootte scaleschaal?
9
29861
2048
in een robot die even groot is?
00:44
Well, first we need to figurefiguur out
how to make them moveverhuizing
10
31909
2604
Eerst moeten we uitzoeken
hoe we ze gaan laten bewegen
00:46
when they're so smallklein.
11
34513
1410
als ze zo klein zijn.
00:48
We need mechanismsmechanismen like legsbenen
and efficientdoeltreffend motorsmotoren
12
35923
2300
Er zijn mechanismen als
poten en motoren nodig
00:50
in orderbestellen to supportondersteuning that locomotionmotoriek,
13
38223
1849
om die voortbeweging te ondersteunen
00:52
and we need the sensorssensors,
powermacht and controlcontrole
14
40072
2491
en we hebben sensoren,
kracht en controle nodig
00:54
in orderbestellen to pullTrekken everything togethersamen
in a semi-intelligentsemi-intelligente antmier robotrobot.
15
42563
3962
om alles samen te voegen tot
een semi-intelligente robotmier
00:58
And finallyTenslotte, to make
these things really functionalfunctioneel,
16
46525
2546
Ten slotte, om alles
functioneel te krijgen
01:01
we want a lot of them workingwerkend togethersamen
in orderbestellen to do biggergroter things.
17
49071
3948
willen we er veel bij elkaar hebben
om grotere taken te kunnen uitvoeren.
01:05
So I'll startbegin with mobilitymobiliteit.
18
53019
2691
Ik begin met beweeglijkheid.
01:07
InsectsInsecten moveverhuizing around amazinglyverbazend well.
19
55710
3161
Insecten bewegen zich ongelooflijk soepel.
01:11
This videovideo- is from UCUC BerkeleyBerkeley.
20
58871
1688
Deze video is van UC Berkeley.
01:12
It showsshows a cockroachkakkerlak movingin beweging
over incrediblyongelooflijk roughruw terrainterrein
21
60559
2783
Het laat een kakkerlak zien
die over ruig terrein loopt
01:15
withoutzonder tippingtipping over,
22
63342
1853
zonder om te vallen.
01:17
and it's ablein staat to do this because its legsbenen
are a combinationcombinatie of rigidstijve materialsmaterialen,
23
65195
3997
Dit lukt omdat zijn poten gemaakt zijn
van een combinatie van hard materiaal,
01:21
whichwelke is what we traditionallyoudsher
use to make robotsrobots,
24
69192
2353
normaal gebruikt bij het maken van robots,
01:23
and softzacht materialsmaterialen.
25
71545
1599
en zachte materialen.
01:26
JumpingSpringen is anothereen ander really interestinginteressant way
to get around when you're very smallklein.
26
74374
3827
Springen is een andere interessante manier
van voortbewegen als je klein bent.
01:30
So these insectsinsecten storeop te slaan energyenergie in a springde lente
and releasevrijlating that really quicklysnel
27
78201
4069
Deze insecten slaan energie op in
een veer en laten die supersnel vrij
01:34
to get the highhoog powermacht they need
to jumpspringen out of waterwater, for examplevoorbeeld.
28
82270
4011
voor het hoge vermogen
dat ze nodig hebben
om uit het water te kunnen springen.
01:38
So one of the biggroot
contributionsbijdragen from my lablaboratorium
29
86281
3122
Een van de grote bijdragen
uit mijn laboratorium
01:41
has been to combinecombineren
rigidstijve and softzacht materialsmaterialen
30
89403
2750
is het combineren van
hard en zacht materiaal
01:44
in very, very smallklein mechanismsmechanismen.
31
92153
2214
in piepkleine machines.
01:46
So this jumpingjumping mechanismmechanisme
is about fourvier millimetersmillimeters on a sidekant,
32
94367
3165
Dit 'machientje' is ongeveer
4 millimeter lang,
01:49
so really tinyklein.
33
97532
1688
dus heel erg klein.
01:51
The hardhard materialmateriaal here is siliconsilicium,
and the softzacht materialmateriaal is siliconesiliconen rubberrubber.
34
99220
3838
Het harde materiaal is silicium en het
zachte materiaal is siliconenrubber.
01:55
And the basicbasis- ideaidee is that
we're going to compresssamendrukken this,
35
103058
2895
Het basisidee is dat we
het samendrukken,
01:58
storeop te slaan energyenergie in the springsveren,
and then releasevrijlating it to jumpspringen.
36
105953
2701
energie in de veer opslaan
en loslaten voor de sprong.
02:00
So there's no motorsmotoren
on boardboord this right now, no powermacht.
37
108654
3383
Nu nog zonder motor of stroom.
02:04
This is actuatedbediend with a methodmethode
that we call in my lablaboratorium
38
112037
2763
Het wordt aangedreven door
een methode die we in mijn lab
02:07
"graduateafstuderen studentstudent with tweezerspincet."
(LaughterGelach)
39
114800
2672
"promovendus met pincet" noemen.
(Gelach)
02:09
So what you'llje zult see in the nextvolgende videovideo-
40
117472
1834
In de volgende video zie je
02:11
is this guy doing
amazinglyverbazend well for its jumpssprongen.
41
119306
3027
dat dit kleintje het erg goed doet.
02:14
So this is AaronAaron, the graduateafstuderen studentstudent
in questionvraag, with the tweezerspincet,
42
122333
3614
Dit is Aaron, de promovendus
in kwestie, met het pincet
02:18
and what you see is this
four-millimeter-sizedvier millimeter-middelgrote mechanismmechanisme
43
125947
2683
en je ziet dat dit machientje
van 4 millimeter
02:20
jumpingjumping almostbijna 40 centimeterscentimeter highhoog.
44
128630
2211
bijna 40 centimeter hoog springt.
02:23
That's almostbijna 100 timestijden its owneigen lengthlengte.
45
130841
2424
Dat is ongeveer 100 keer
zijn eigen lengte.
02:25
And it survivesoverleeft, bouncesbounces on the tabletafel,
46
133265
1956
Het overleeft en stuitert op de tafel.
02:27
it's incrediblyongelooflijk robustrobuust, and of courseCursus
survivesoverleeft quiteheel well untiltot we loseverliezen it
47
135221
3514
Het is erg stevig en overleeft prima
totdat we het kwijtraken
02:30
because it's very tinyklein.
48
138735
2626
omdat het zo extreem klein is.
02:33
UltimatelyUiteindelijk, thoughhoewel, we want
to addtoevoegen motorsmotoren to this too,
49
141361
2609
Uiteindelijk willen we er
ook motors aan toevoegen.
02:36
and we have studentsstudenten in the lablaboratorium
workingwerkend on millimeter-sizedmillimeter formaat motorsmotoren
50
143970
3116
Studenten in het lab
werken al aan millimetergrote motoren
02:39
to eventuallytenslotte integrateintegreren ontonaar
smallklein, autonomousautonoom robotsrobots.
51
147086
3600
voor die kleine, autonome robots.
Om echter nu al op deze schaal
02:42
But in orderbestellen to look at mobilitymobiliteit and
locomotionmotoriek at this sizegrootte scaleschaal to startbegin,
52
150686
3581
beweeglijkheid en voortbeweging
te simuleren,
spelen we vals en gebruiken we magneten.
02:46
we're cheatingvreemdgaan and usinggebruik makend van magnetsmagneten.
53
154267
1974
02:48
So this showsshows what would eventuallytenslotte
be partdeel of a micro-robotMicro-robot legbeen,
54
156241
3076
Dit laat iets zien dat uiteindelijk
deel wordt van een robotpoot.
02:51
and you can see the siliconesiliconen rubberrubber jointsgewrichten
55
159317
2017
Je ziet de siliconenrubberen gewrichten.
02:53
and there's an embeddedingebed magnetmagneet
that's beingwezen movedverhuisd around
56
161334
2629
Een ingebouwde magneet
wordt aangedreven
02:56
by an externalextern magneticmagnetisch fieldveld-.
57
163963
2303
door een extern magnetisch veld.
02:58
So this leadsleads to the robotrobot
that I showedtoonden you earliervroeger.
58
166266
2683
Dit leidt tot de robot
die ik al eerder liet zien.
03:02
The really interestinginteressant thing
that this robotrobot can help us figurefiguur out
59
169959
3151
Het interessante dat deze robot
ons kan helpen begrijpen
03:05
is how insectsinsecten moveverhuizing at this scaleschaal.
60
173110
2007
is hoe insecten op deze schaal bewegen.
03:07
We have a really good modelmodel-
for how everything
61
175117
2225
We hebben een erg
goed beeld van hoe alles,
03:09
from a cockroachkakkerlak up to an elephantolifant movesmoves.
62
177342
1962
van kakkerlak tot olifant, beweegt.
03:11
We all moveverhuizing in this
kindsoort of bouncybouncy way when we runrennen.
63
179304
2924
We springen allemaal
een beetje als we rennen.
03:14
But when I'm really smallklein,
the forceskrachten betweentussen my feetvoeten and the groundgrond
64
182228
4285
Als ik heel klein ben,
zal mijn voortbeweging meer afhangen
van de krachten tussen mijn voeten
en de grond dan van mijn massa.
03:18
are going to affectaantasten my locomotionmotoriek
a lot more than my massmassa-,
65
186513
2775
03:21
whichwelke is what causesoorzaken that bouncybouncy motionbeweging.
66
189288
2354
Vandaar die sprongbeweging.
03:23
So this guy doesn't work quiteheel yetnog,
67
191642
1675
Dit ventje werkt nog niet echt,
03:25
but we do have slightlylicht largergrotere versionsversies
that do runrennen around.
68
193317
3075
maar we hebben al grotere
versies die rondrennen.
03:28
So this is about a centimetercentimeter cubedblokjes,
a centimetercentimeter on a sidekant, so very tinyklein,
69
196392
3885
Dit is ongeveer een kubieke
centimeter, erg klein dus.
03:32
and we'vewij hebben gottengekregen this to runrennen
about 10 bodylichaam lengthslengtes perper secondtweede,
70
200277
2902
Hij legt al 10 lichaamslengten
per seconde af
03:35
so 10 centimeterscentimeter perper secondtweede.
71
203179
1386
of 10 centimeter per seconde.
03:36
It's prettymooi quicksnel for a little, smallklein guy,
72
204565
2033
Dat is best snel voor een klein ventje
03:38
and that's really only limitedbeperkt
by our testtest setupSetup.
73
206598
2362
en dit is alleen beperkt
door onze testopstelling.
03:41
But this givesgeeft you some ideaidee
of how it workswerken right now.
74
208960
2647
Dit geeft een idee van hoe
het momenteel werkt.
We kunnen ook 3D-geprinte versies maken
die over hindernissen kunnen klimmen,
03:44
We can alsoook make 3D-printedD-afgedrukt versionsversies
of this that can climbbeklimmen over obstaclesobstakels,
75
212027
3754
03:47
a lot like the cockroachkakkerlak
that you saw earliervroeger.
76
215781
3499
zoals de kakkerlak die
jullie eerder al zagen.
03:51
But ultimatelytenslotte we want to addtoevoegen
everything onboardaan boord the robotrobot.
77
219280
2886
Uiteindelijk willen we
alles in de robot krijgen.
03:54
We want sensingsensing, powermacht, controlcontrole,
actuationbediening all togethersamen,
78
222166
3693
We willen sensoren, stroom,
besturing en aandrijving ineen.
03:58
and not everything
needsbehoefte aan to be bio-inspiredbio geïnspireerde-.
79
225859
2906
Niet alles hoeft bio-gebaseerd te zijn.
04:00
So this robot'sde robot about
the sizegrootte of a TicTic TacTAC.
80
228765
3135
Deze robot is net zo groot
als een Tic Tac.
04:04
And in this casegeval, insteadin plaats daarvan of magnetsmagneten
or musclesspieren to moveverhuizing this around,
81
231900
3949
In dit geval gebruiken we geen magneten
of spieren voor de voortbeweging,
04:08
we use rocketsraketten.
82
235849
2425
maar raketten.
Dit is micro-gefabriceerd
materiaal met hoge energie-inhoud.
04:10
So this is a micro-fabricatedMicro verzonnen
energeticenergiek materialmateriaal,
83
238274
2666
04:13
and we can createcreëren tinyklein pixelspixels of this,
84
240940
2599
We kunnen er kleine pixels van maken
04:15
and we can put one of these pixelspixels
on the bellybuik of this robotrobot,
85
243539
3787
en ze op de buik van
de robot plaatsen
04:19
and this robotrobot, then, is going to jumpspringen
when it sensesverstand an increasetoename in lightlicht.
86
247326
4396
waardoor hij gaat springen
als hij een lichtimpuls krijgt.
04:24
So the nextvolgende videovideo- is one of my favoritesFavorieten.
87
252645
1973
Deze video is een van mijn favorieten.
04:26
So you have this 300-milligram-milligram robotrobot
88
254618
3040
Dit is een robot van 300 milligram
04:29
jumpingjumping about eightacht
centimeterscentimeter in the airlucht.
89
257658
2406
die acht centimeter hoog springt.
04:32
It's only fourvier by fourvier
by sevenzeven millimetersmillimeters in sizegrootte.
90
260064
2910
De robot is 4 x 4 x 7 millimeter groot.
04:35
And you'llje zult see a biggroot flashflash
at the beginningbegin
91
262974
2156
In het begin zie je een felle flits
04:37
when the energeticenergiek is setreeks off,
92
265130
1492
waardoor het systeem reageert
04:38
and the robotrobot tumblingtumbling throughdoor the airlucht.
93
266622
1908
en de robot door de lucht schiet.
04:40
So there was that biggroot flashflash,
94
268530
1609
Dat was de grote flits
04:42
and you can see the robotrobot
jumpingjumping up throughdoor the airlucht.
95
270139
3197
en je ziet dat de robot gelanceerd wordt.
04:45
So there's no tethersaanbinden on this,
no wiresdraden connectingverbinden to this.
96
273336
3032
Dat allemaal zonder draden.
04:48
Everything is onboardaan boord,
and it jumpedsprong in responseantwoord
97
276368
2494
Alles zit in de robot en
die springt als reactie
04:51
to the studentstudent just flickingflicking on
a deskbureau lamplamp nextvolgende to it.
98
278862
4381
op het licht van de bureaulamp
die door de student werd aangezet.
04:55
So I think you can imaginestel je voor
all the coolkoel things that we could do
99
283243
3654
Je kan je misschien voorstellen welke
toffe dingen allemaal mogelijk zijn
04:59
with robotsrobots that can runrennen and crawlkruipen
and jumpspringen and rollrollen at this sizegrootte scaleschaal.
100
286897
4707
met robots op deze schaal die kunnen
rennen, kruipen, springen en rollen.
05:03
ImagineStel je voor the rubblepuin that you get after
a naturalnatuurlijk disasterramp like an earthquakeaardbeving.
101
291604
3790
Stel je de puinhoop voor
na een natuurramp als een aardbeving.
05:07
ImagineStel je voor these smallklein robotsrobots
runninglopend throughdoor that rubblepuin
102
295394
2559
Beeld je in dat deze kleine robots
in het puin op zoek gaan
naar overlevenden.
05:10
to look for survivorsoverlevenden.
103
297953
2218
05:12
Or imaginestel je voor a lot of smallklein robotsrobots
runninglopend around a bridgebrug
104
300171
2956
Stel je voor dat veel kleine robots
over een brug krioelen,
05:15
in orderbestellen to inspectinspecteren it
and make sure it's safeveilig
105
303127
2159
die brug checken en ze veilig kunnen maken
05:17
so you don't get collapsesinstort like this,
106
305286
2040
tegen instortingen
zoals deze bij Minneapolis in 2007.
05:19
whichwelke happenedgebeurd outsidebuiten of
MinneapolisMinneapolis in 2007.
107
307326
3907
Of beeld je in wat je zou kunnen doen
05:23
Or just imaginestel je voor what you could do
108
311233
1762
05:25
if you had robotsrobots that could
swimzwemmen throughdoor your bloodbloed.
109
312995
2523
met robots die door je bloed zwemmen.
05:27
Right? "FantasticFantastische VoyageReis," IsaacIsaac AsimovAsimov.
110
315518
2333
Te gek hè?
'Fantastic Voyage', Isaac Asimov.
05:30
Or they could operatebedienen withoutzonder havingmet
to cutbesnoeiing you openOpen in the first placeplaats.
111
317851
4355
Je kan geopereerd worden zonder
eerst opengesneden te hoeven worden.
05:34
Or we could radicallyradicaal changeverandering
the way we buildbouwen things
112
322206
2730
Of we kunnen onze manier van
bouwen radicaal veranderen
05:37
if we have our tinyklein robotsrobots
work the samedezelfde way that termitestermieten do,
113
324936
3407
als we kleine robots hebben die
werken net zoals termieten dat doen.
05:40
and they buildbouwen these incredibleongelooflijk
eight-meter-highacht-meter hoge moundsMounds,
114
328343
2765
Ze bouwen ongelooflijke torens
van 8 meter hoog.
05:43
effectivelyeffectief well ventilatedgeventileerd
apartmentappartement buildingsgebouwen for other termitestermieten
115
331108
4088
Net goed geventileerde flatgebouwen.
Je vindt ze in Afrika en Australië.
05:47
in AfricaAfrika and AustraliaAustralië.
116
335196
2091
05:49
So I think I've givengegeven you
some of the possibilitiesmogelijkheden
117
337287
2430
Ik denk dat ik enkele
mogelijkheden heb getoond
05:51
of what we can do with these smallklein robotsrobots.
118
339717
2437
van wat we allemaal kunnen
met deze kleine robots.
05:54
And we'vewij hebben madegemaakt some advancesvoorschotten so farver,
but there's still a long way to go,
119
342154
4407
Tot nu toe hebben we redelijke vooruitgang
geboekt, maar nog lang niet voldoende,
05:58
and hopefullyhopelijk some of you
can contributebijdragen to that destinationbestemming.
120
346561
2858
en hopelijk kunnen enkelen
van jullie daaraan meewerken.
06:01
ThanksBedankt very much.
121
349419
1768
Heel erg bedankt.
06:03
(ApplauseApplaus)
122
351187
2204
(Applaus)
Translated by Huub Ramakers
Reviewed by Rik Delaet

▲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