ABOUT THE SPEAKER
Robert Full - Biologist
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering.

Why you should listen

UC Berkeley biologist Robert Full is fascinated by the motion of creatures like cockroaches, crabs and geckos having many legs, unusual feet or talented tails. He has led an effort to demonstrate the value of learning from Nature by the creating interdisciplinary collaborations of biologists, engineers, mathematicians and computer scientists from academia and industry. He founded CiBER, the Center for interdisciplinary Bio-inspiration in Education and Research, and the Poly-PEDAL Laboratory, which studies the Performance, Energetics and Dynamics of Animal Locomotion (PEDAL) in many-footed creatures (Poly).

His research shows how studying a diversity of animals leads to the discovery of general principles which inspire the design of novel circuits, artificial muscles, exoskeletons, versatile scampering legged search-and-rescue robots and synthetic self-cleaning dry adhesives based on gecko feet. He is passionate about discovery-based education leading to innovation -- and he even helped Pixar’s insect animations in the film A Bug's Life.

More profile about the speaker
Robert Full | Speaker | TED.com
TED2014

Robert Full: The secrets of nature's grossest creatures, channeled into robots

Роберт Фулл: Секреты отвратительнейших созданий природы, воплощённые в роботах

Filmed:
1,286,255 views

Как научить роботов держать равновесие на ухабистой местности, ходить вверх ногами, совершать гимнастические манёвры в воздухе и ударяться о стену без последствий для себя? Роберт Фулл рассматривает удивительные тела тараканов, чтобы показать, чему они могут научить инженеров-роботехников.
- Biologist
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio

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

00:12
Even nature'sприроды mostбольшинство disgustingотвратительный creaturesсущества
0
930
2904
Даже у самых отвратительных существ,
созданных природой,
00:15
have importantважный secretsсекреты,
1
3834
2567
есть важные тайны,
00:18
but who would want a swarmрой of cockroachesтараканы
2
6401
1489
но кого обрадует стая тараканов,
00:19
comingприход towardsв направлении them?
3
7890
1594
движущаяся навстречу?
00:21
YetВсе же one of the greatestвеличайший differencesразличия
betweenмежду naturalнатуральный and humanчеловек technologiesтехнологии
4
9484
3012
Одним из величайших отличий
между природными
и человеческими изобретениями
00:24
relatesотносится to robustnessпрочность.
5
12496
2215
является выносливость.
00:26
Robustкрепкий systemsсистемы are stableстабильный in complexсложный
6
14711
2573
Устойчивые системы стабильны
00:29
and newновый environmentsокружающая среда.
7
17284
1721
в сложных и новых условиях.
00:31
Remarkablyзамечательно, cockroachesтараканы can self-stabilizeсамостоятельно стабилизировать
8
19005
1795
Удивительно, но тараканы способны
самостоятельно стабилизироваться
00:32
runningБег over roughгрубый terrainместность.
9
20800
1679
во время бега по неровной дороге.
00:34
When we put a jetреактивный самолет packпак on them,
10
22479
1262
Если поместить на них реактивный ранец
00:35
or give them a perturbationвозмущение like an earthquakeземлетрясение,
11
23741
2011
или создать тряску,
как при землетрясении,
00:37
we discoveredобнаруженный that theirих wonderfullyчудесно tunedнастроенный legsноги
12
25752
2891
их превосходно подстраивающиеся ноги
00:40
allowпозволять them to self-stabilizeсамостоятельно стабилизировать
13
28643
1625
позволят им само-стабилизироваться
00:42
withoutбез usingс помощью any of theirих brainpowerнаучные кадры.
14
30268
3662
без задействования мозга.
00:45
They can go over complexсложный terrainместность like grassтрава,
15
33930
3130
Они могут преодолевать
такую труднопроходимую местность
как трава,
00:49
no problemпроблема, and not get destabilizedдестабилизированный.
16
37060
1952
не теряя равновесия.
00:51
We discoveredобнаруженный a newновый behaviorповедение where,
17
39012
1514
Мы обнаружили новое поведение,
00:52
because of theirих shapeформа,
18
40526
1164
когда, из-за своей формы,
00:53
they actuallyна самом деле rollрулон automaticallyавтоматически to theirих sideбоковая сторона
19
41690
2078
они автоматически кренятся на бок,
00:55
to go throughчерез this artificialискусственный testконтрольная работа bitнемного of grassтрава.
20
43768
3952
чтобы пройти через этот
искусственный пучок травы.
00:59
Robustкрепкий systemsсистемы can performвыполнять multipleмножественный tasksзадания
21
47720
2437
Надёжные системы могут выполнять
множество задач,
01:02
with the sameодна и та же structureсостав.
22
50157
2138
сохраняя ту же структуру.
01:04
Here'sВот a newновый behaviorповедение we'veмы в discoveredобнаруженный.
23
52295
1867
Вот другое обнаруженное нами поведение:
01:06
The animalsживотные rapidlyбыстро invertинвертировать and disappearисчезать
24
54162
1846
насекомые опрокидываются и исчезают
01:08
in lessМеньше than 150 millisecondsмиллисекунды — you never see them —
25
56008
2501
менее чем за 150 миллисекунд —
их не заметить, —
01:10
usingс помощью the sameодна и та же structuresсооружения that
they use to runбег, theirих legsноги.
26
58509
2363
используя те же инструменты,
что при беге — ноги.
01:12
They can runбег upsideвверх down
27
60872
1604
Они могут бежать вверх ногами
01:14
very rapidlyбыстро on rodsпрутки, branchesветви and wiresпровода,
28
62476
3132
очень быстро по прутьям,
веткам и проводам,
01:17
and if you perturbвозмущать one of those branchesветви,
29
65608
1479
и если потрясти такую ветку,
01:19
they can do this.
30
67087
1793
вот что они могут.
01:20
They can performвыполнять gymnasticгимнастический maneuversманевры
31
68880
1530
Такие гимнастические манёвры
01:22
like no robotробот we have yetвсе же.
32
70410
2578
роботы повторить пока не в состоянии.
01:24
And they have nearlyоколо unlimitedнеограниченный
33
72988
1731
У них почти безграничная манёвренность
01:26
maneuverabilityманевренность with that sameодна и та же structureсостав
34
74719
2597
при сохранении той же структуры
01:29
and unprecedentedбеспрецедентный accessдоступ to a varietyразнообразие
35
77316
3820
и небывалый доступ к целому ряду
01:33
of differentдругой areasрайоны.
36
81136
4270
разнообразных видов поверхностей.
01:37
They have wingsкрылья for flyingлетающий when they get warmтепло,
37
85406
2623
У них есть крылья, чтобы летать,
когда становится жарко,
01:40
but they use those sameодна и та же wingsкрылья to flipкувырок over
38
88029
2614
но с их же помощью они встают на ноги,
01:42
if they get destabilizedдестабилизированный.
39
90643
3957
если перевернулись.
01:46
Very effectiveэффективный.
40
94600
1297
Очень действенно.
01:47
Robustкрепкий systemsсистемы are alsoтакже faultпридираться tolerantтерпимый and fail-safeбезотказный.
41
95897
3205
Надёжные системы также
безотказны и безопасны.
01:51
This is the footфут of a cockroachтаракан.
42
99102
1140
Это нога таракана.
01:52
It has spinesколючки, glueyклейкий padsподушечки and clawsкогти,
43
100242
3289
На ней есть шипы,
липкие подушечки и клешни.
01:55
but if you take off those feetноги,
44
103531
1591
Но если отнять ноги,
01:57
they can still go over roughгрубый terrainместность,
45
105122
1708
тараканы всё равно смогут преодолевать
01:58
like the bottomдно videoвидео that you see,
46
106830
1897
ухабистые местности, как на видео ниже,
02:00
withoutбез hardlyедва slowingзамедление down. Extraordinaryнеобычайный.
47
108727
3371
едва ли замедляясь. Удивительно.
02:04
They can runбег up meshмеш withoutбез theirих feetноги.
48
112098
3173
Они могут подниматься без ног по сетке.
02:07
Here'sВот an animalживотное usingс помощью a normalнормальный, alternatingпеременный tripodштатив:
49
115271
2283
Вот обычный бег шестиногого насекомого:
02:09
threeтри legsноги, threeтри legsноги, threeтри legsноги,
50
117554
1543
три ноги, три ноги, три ноги,
02:11
but in natureприрода, the insectsнасекомые oftenдовольно часто have lostпотерял theirих legsноги.
51
119097
3692
но в природе насекомые
часто теряют конечности.
02:14
Here'sВот one movingперемещение with two middleсредний legsноги goneпрошло.
52
122789
4010
Вот насекомое без двух средних ног.
02:18
It can even loseпотерять threeтри legsноги, in a tripodштатив,
53
126799
2916
Даже трёх ног может не быть,
02:21
and adoptпринять a newновый gaitпоходка, a hoppingскачкообразной gaitпоходка.
54
129715
3927
и тогда насекомое вырабатывает
новую скачкообразную походку.
02:25
And I pointточка out that all of these videosвидео
55
133642
1958
Хочу заметить, что все эти видео
02:27
are slowedзамедлилась down 20 timesраз,
56
135600
1704
замедлены в 20 раз.
02:29
so they're actuallyна самом деле really fastбыстро, when you see this.
57
137304
2015
В реальности они очень быстрые.
02:31
Robustкрепкий systemsсистемы are alsoтакже damageнаносить ущерб resistantрезистентный.
58
139319
3511
Надёжные системы
также устойчивы к повреждениям.
02:34
Here'sВот an animalживотное climbingальпинизм up a wallстена.
59
142830
1813
Вот животное поднимается по стене.
02:36
It looksвыглядит like a rapidбыстрый, smoothгладкий; плавный, verticalвертикальный climbвосхождение,
60
144643
2496
Выглядит как быстрое плавное
вертикальное восхождение,
02:39
but when you slowмедленный it down,
61
147139
1239
но если замедлить видео,
можно увидеть совсем другую картину.
02:40
you see something very differentдругой.
62
148378
2494
02:42
Here'sВот what they do.
63
150872
1648
Вот что они делают:
02:44
They intentionallyнамеренно have a
head-onнедвусмысленно collisionстолкновение with the wallстена
64
152520
3007
они намеренно врезаются головой в стену,
02:47
so they don't slowмедленный down and can transitionпереход up it
65
155527
2114
чтобы, не замедляясь, взобраться на неё,
02:49
in 75 millisecondsмиллисекунды.
66
157641
2398
и делают это за 75 миллисекунд.
02:52
And they can do this in partчасть because they have
67
160039
1861
Они это могут отчасти потому,
что у них исключительный экзоскелет.
02:53
extraordinaryнеобычайный exoskeletonsэкзоскелеты.
68
161900
2057
02:55
And they're really just madeсделал up of compliantуступчивый jointsстыки
69
163957
3809
Он состоит из податливых сочленений,
трубок и пластинок,
02:59
that are tubesтрубы and platesтарелки
70
167766
1733
03:01
connectedсвязанный to one anotherдругой.
71
169499
1543
соединённых друг с другом.
03:03
Here'sВот a dissectionрассечение of an abdomenбрюшная полость of a cockroachтаракан.
72
171042
2947
Вот препарирование брюшка таракана.
03:05
You see these platesтарелки, and you
see the compliantуступчивый membraneмембрана.
73
173989
3961
Видите эти пластины
и податливую мембрану.
03:09
My engineeringинжиниринг colleagueколлега at BerkeleyБеркли
74
177950
2816
Мой коллега-инженер в Беркли
03:12
designedпредназначенный with his studentsстуденты
75
180766
1124
разработал со студентами
новую методику сборки роботов,
03:13
a novelроман manufacturingпроизводство techniqueтехника
76
181890
1481
03:15
where you essentiallyпо существу origamiоригами the exoskeletonэкзоскелет,
77
183371
3611
когда, по сути, собираешь
экзоскелет как оригами:
03:18
you laserлазер cutпорез it, laminateламинат it,
78
186982
1360
режешь лазером, расслаиваешь
и собираешь его в робота.
03:20
and you foldскладка it up into a robotробот.
79
188342
2395
03:22
And you can do that now in lessМеньше than 15 minutesминут.
80
190737
5817
Сейчас это можно сделать
менее чем за 15 минут.
03:28
These robotsроботы, calledназывается DASHDASH,
81
196554
1939
Эти роботы называются DASH —
03:30
for Dynamicдинамический Autonomousавтономный SprawledРастянувшись Hexapodшестиногий,
82
198493
2610
Динамический Автономный
Растянутый Гексапод,
03:33
are highlyвысоко compliantуступчивый robotsроботы,
83
201103
3082
и они очень податливые,
03:36
and they're remarkablyзамечательно robustкрепкий as a resultрезультат
84
204185
3702
потому и удивительно прочные.
03:39
of these featuresфункции.
85
207887
1803
03:41
They're certainlyбезусловно incrediblyневероятно damageнаносить ущерб resistantрезистентный.
86
209690
6058
Они определённо крайне устойчивы
к повреждениям.
03:47
(LaughterСмех)
87
215748
3353
(Смех)
03:51
They even have some of the
behaviorsповедения of the cockroachesтараканы.
88
219101
2469
В чём-то даже схожи
по поведению с тараканами.
03:53
So they can use theirих smartумная, compliantуступчивый bodyтело
89
221570
2273
Они могут использовать
своё умное податливое тело,
03:55
to transitionпереход up a wallстена
90
223843
2517
чтобы весьма простым способом
взобраться на стену.
03:58
in a very simpleпросто way.
91
226360
2892
04:01
They even have some of the beginningsистоки
92
229252
1628
У них даже есть задатки
быстрого опрокидывания,
04:02
of the rapidбыстрый inversionинверсия behaviorповедение
93
230880
1319
04:04
where they disappearисчезать.
94
232199
2844
при котором они исчезают.
04:07
Now we want to know why they can go anywhereв любом месте.
95
235043
1477
Но зачем им такая проходимость?
04:08
We discoveredобнаруженный that they can go throughчерез
96
236520
1569
Мы узнали, что они могут пройти
через трёхмиллиметровые щели —
04:10
three-millimeterтри миллиметра gapsпробелы,
97
238089
1788
04:11
the heightвысота of two penniesпенсы, two stackedсложены penniesпенсы,
98
239877
2361
это высота двух пенни,
двух сложенных пенни, —
04:14
and when they do this,
99
242238
1048
04:15
they can actuallyна самом деле runбег throughчерез those confinedограниченный spacesпространства
100
243286
2575
при этом проходя
сквозь эти ограниченные пространства
04:17
at highвысокая speedsскорость,
101
245861
1757
с большой скоростью,
04:19
althoughнесмотря на то что you never see it.
102
247618
3182
хотя этого никогда не видишь.
04:22
To understandПонимаю it better,
103
250800
1062
04:23
we did a CTКоннектикут scanсканирование of the exoskeletonэкзоскелет
104
251862
2078
Чтобы лучше это понять,
мы сделали компьютерную томографию
их экзоскелета
04:25
and showedпоказал that they can compressкомпресс theirих bodyтело
105
253940
1474
и показали, что они выдерживают
сжатие тела более чем на 40%.
04:27
by over 40 percentпроцент.
106
255414
2646
04:30
We put them in a materialsматериалы testingтестирование machineмашина
107
258060
1557
Мы поместили их в машину
для испытания материалов,
04:31
to look at the stressстресс strainнапряжение analysisанализ
108
259617
2356
чтобы увидеть результаты
теста на сжатие и растяжение,
04:33
and showedпоказал that they can withstandвыдерживать forcesсил
109
261973
2118
и обнаружили,
что они могут выдерживать силу,
04:36
800 timesраз theirих bodyтело weightвес,
110
264091
1904
в 800 раз превышающую их вес,
04:37
and after this they can flyлетать and runбег
111
265995
1890
и после этого могут летать и бегать
как ни в чем не бывало.
04:39
absolutelyабсолютно normallyкак обычно.
112
267885
1990
04:41
So you never know where
113
269875
1723
Так что никогда не знаешь,
04:43
curiosity-basedЛюбопытство основе researchисследование will leadвести,
114
271598
3074
куда приведёт исследование
из любопытства,
04:46
and somedayкогда-нибудь you mayмай want a swarmрой
115
274672
1539
и, может, когда-нибудь вы захотите,
04:48
of cockroach-inspiredТаракан-вдохновенное robotsроботы
116
276211
2194
чтобы стая тараканоподобных роботов
пришла к вам.
04:50
to come at you.
117
278405
2414
04:52
(LaughterСмех)
118
280819
7121
(Смех) (Аплодисменты)
04:59
Thank you.
119
287940
1557
Спасибо.
05:01
(ApplauseАплодисменты)
120
289497
1286
(Аплодисменты)
Translated by Natalia Lobkova
Reviewed by Alina Siluyanova

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Robert Full - Biologist
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering.

Why you should listen

UC Berkeley biologist Robert Full is fascinated by the motion of creatures like cockroaches, crabs and geckos having many legs, unusual feet or talented tails. He has led an effort to demonstrate the value of learning from Nature by the creating interdisciplinary collaborations of biologists, engineers, mathematicians and computer scientists from academia and industry. He founded CiBER, the Center for interdisciplinary Bio-inspiration in Education and Research, and the Poly-PEDAL Laboratory, which studies the Performance, Energetics and Dynamics of Animal Locomotion (PEDAL) in many-footed creatures (Poly).

His research shows how studying a diversity of animals leads to the discovery of general principles which inspire the design of novel circuits, artificial muscles, exoskeletons, versatile scampering legged search-and-rescue robots and synthetic self-cleaning dry adhesives based on gecko feet. He is passionate about discovery-based education leading to innovation -- and he even helped Pixar’s insect animations in the film A Bug's Life.

More profile about the speaker
Robert Full | Speaker | TED.com