ABOUT THE SPEAKER
Christoph Keplinger - Roboticist, mechanical engineer
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots.

Why you should listen

Robots today rely on rigid components and electric motors that use metal and magnets, making them heavy, unsafe near humans, expensive and ill-suited for unpredictable environments. Nature, in contrast, makes extensive use of soft materials such as muscles and skin and has produced organisms that drastically outperform robots in terms of agility, dexterity and adaptability. Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, using an interdisciplinary approach that synergizes concepts from soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to introduce intelligent materials systems for a new generation of life-like robots.

A major theme of Keplinger's research is the development of new classes of actuators -- a key component of all robotic systems -- that replicate the sweeping success of biological muscle, a masterpiece of evolution. He is the principal inventor of HASEL artificial muscles, a new class of high-performance muscle-mimetic actuators for use in next-generation robots that replicate the vast capabilities of biological systems. In 2018 he cofounded Artimus Robotics to commercialize the technology.

Originally from Austria, Keplinger studied physics at the Johannes Kepler University Linz before moving to the US to research mechanics and chemistry at Harvard. He is an assistant professor of mechanical engineering and a fellow of the Materials Science and Engineering Program at the University of Colorado Boulder, where he leads a highly interdisciplinary research group that works on soft robotics, energy harvesting and functional polymers. His work has been published in Science Magazine, among others, and highlighted in popular outlets such as National Geographic. Keplinger he has received prestigious awards including a 2017 Packard Fellowship for Science and Engineering.

More profile about the speaker
Christoph Keplinger | Speaker | TED.com
TEDxMileHigh

Christoph Keplinger: The artificial muscles that will power robots of the future

克里斯托弗·凯普林格: 驱动未来机器人的人工肌肉

Filmed:
452,936 views

机器人大脑越来越聪明,但它们的身体却依然笨重而僵硬。机械工程师克里斯托弗·凯普林格受到生物肌肉这种进化中杰作的启发,正在开发一种新的柔性机器人。在这个视频中,你将看到“人工肌肉”像真的肌肉一样延展、收缩,它们活动的速度甚至能达到超人的水平——并且你还能了解这些人工肌肉是如何驱动义肢,使得义肢比人们的四肢更加强壮、效率更高。
- Roboticist, mechanical engineer
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots. Full bio

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

00:13
In 2015, 25 teams球队 from around the world世界
0
1125
3893
2015年,全球25个团队
参加了建造灾难应对机器人的比赛,
00:17
competed竞争 to build建立 robots机器人
for disaster灾害 response响应
1
5042
2726
这些机器人需要完成一系列的任务,
00:19
that could perform演出 a number of tasks任务,
2
7792
1851
00:21
such这样 as using运用 a power功率 tool工具,
3
9667
1642
包括使用电动工具,
在崎岖的地形上工作
00:23
working加工 on uneven不均匀的 terrain地形
4
11333
1685
以及驾驶汽车。
00:25
and driving主动 a car汽车.
5
13042
1250
00:27
That all sounds声音 impressive有声有色, and it is,
6
15292
2041
这些任务听上去让人佩服,
事实也是如此,
00:30
but look at the body身体
of the winning胜利 robot机器人, HUBOHUBO.
7
18458
2792
但让我们看一下冠军获得者
优博(HUBO)的样子。
00:34
Here, HUBOHUBO is trying to get out of a car汽车,
8
22208
2310
这是优博试图下车的样子,
我希望你们知道,
00:36
and keep in mind心神,
9
24542
1726
这段视频是以3倍速播放的。
00:38
the video视频 is sped加快 up three times.
10
26292
1767
(笑声)
00:40
(Laughter笑声)
11
28083
3625
00:44
HUBOHUBO, from team球队 KAISTKAIST out of Korea韩国,
is a state-of-the-art最先进的 robot机器人
12
32750
2976
优博来自韩国科学技术院(KAIST ),
是目前最先进的机器人。
它的能力令人赞叹,
00:47
with impressive有声有色 capabilities功能,
13
35750
1768
但它的样子
00:49
but this body身体 doesn't look
all that different不同
14
37542
2142
与几十年前的机器人并没什么两样。
00:51
from robots机器人 we've我们已经 seen看到 a few少数 decades几十年 ago.
15
39708
1953
如果你见到比赛中其他机器人的样子,
00:54
If you look at the other robots机器人
in the competition竞争,
16
42625
2417
00:58
their movements运动 also still look,
well, very robotic机器人.
17
46000
3101
它们的动作看起来也非常机械呆板。
它们的身体完全由机械材料构成,
01:01
Their bodies身体 are complex复杂
mechanical机械 structures结构
18
49125
2226
使用的都是坚硬的材料,
01:03
using运用 rigid死板 materials物料
19
51375
1601
比如金属质地的
一如既往坚硬的电动马达。
01:05
such这样 as metal金属 and traditional传统
rigid死板 electric电动 motors马达.
20
53000
3601
显然设计者并没有把他们打造成
01:08
They certainly当然 weren't designed设计
21
56625
1601
01:10
to be low-cost低成本, safe安全 near people
22
58250
3059
低价、安全,可以在人类身边工作
并且能够适应突发危机的样子。
01:13
and adaptable适应性强 to unpredictable不可预料的 challenges挑战.
23
61333
2851
01:16
We've我们已经 made制作 good progress进展
with the brains大脑 of robots机器人,
24
64208
2768
我们在机器人大脑的研发上成果颇丰,
然而它们的外形却依然没有进步。
01:19
but their bodies身体 are still primitive原始.
25
67000
1792
01:22
This is my daughter女儿 Nadia纳迪亚.
26
70625
2018
这是我的女儿纳蒂亚。
她才5岁,
01:24
She's only five years年份 old
27
72667
1726
但她下车的速度都比优博快。
01:26
and she can get out of the car汽车
way faster更快 than HUBOHUBO.
28
74417
2476
(笑声)
01:28
(Laughter笑声)
29
76917
1767
她也可以轻松地通过这些攀登架,
01:30
She can also swing摇摆 around
on monkey bars酒吧 with ease缓解,
30
78708
2393
远比任何人形机器人做得都好。
01:33
much better than any current当前
human-like类人 robot机器人 could do.
31
81125
3143
与机器人优博所不同的是,
01:36
In contrast对比 to HUBOHUBO,
32
84292
1351
人体内有许多柔软、可以变形的组织,
01:37
the human人的 body身体 makes品牌 extensive广泛 use
of soft柔软的 and deformable变形 materials物料
33
85667
3726
比如肌肉和皮肤。
01:41
such这样 as muscle肌肉 and skin皮肤.
34
89417
1934
我们需要创造一种新的机器人形态。
01:43
We need a new generation of robot机器人 bodies身体
35
91375
2351
这种形态应该优雅而高效,
01:45
that is inspired启发 by the elegance优雅,
efficiency效率 and by the soft柔软的 materials物料
36
93750
4101
并运用一些天然的柔软材料。
01:49
of the designs设计 found发现 in nature性质.
37
97875
1542
01:52
And indeed确实, this has become成为
the key idea理念 of a new field领域 of research研究
38
100292
4226
事实上,这已经成为了
一个新的研究领域重点,
叫做柔性机器人。
01:56
called soft柔软的 robotics机器人.
39
104542
1934
受肌肉和皮肤的灵感启发,
我的研究小组
01:58
My research研究 group
and collaborators合作者 around the world世界
40
106500
2893
和全世界合作者使用柔性材料
02:01
are using运用 soft柔软的 components组件
inspired启发 by muscle肌肉 and skin皮肤
41
109417
3642
建造敏捷灵巧的机器人,
02:05
to build建立 robots机器人 with agility敏捷 and dexterity灵巧
42
113083
2810
让它们能够
02:07
that comes closer接近 and closer接近
43
115917
1642
越来越接近自然的生物。
02:09
to the astonishing惊人 capabilities功能
of the organisms生物 found发现 in nature性质.
44
117583
3292
02:14
I've always been particularly尤其 inspired启发
by biological生物 muscle肌肉.
45
122458
3685
我一直深受生物肌肉的启发。
这没有什么稀奇。
02:18
Now, that's not surprising奇怪.
46
126167
2142
我也是澳大利亚人,我知道我的口音
听起来像《终结者》里施瓦辛格。
02:20
I'm also Austrian, and I know that I sound声音
a bit like Arnie阿尼, the Terminator终结者.
47
128333
3601
(笑声)
02:23
(Laughter笑声)
48
131958
3018
生物肌肉是进化过程中的杰作。
02:27
Biological生物 muscle肌肉
is a true真正 masterpiece杰作 of evolution演化.
49
135000
2976
它可以在受损之后自愈,
02:30
It can heal愈合 after damage损伤
50
138000
1559
并且与感觉神经元紧密联结,
02:31
and it's tightly紧紧 integrated集成
with sensory感觉的 neurons神经元
51
139583
2435
可以感受到运动以及外部环境。
02:34
for feedback反馈 on motion运动
and the environment环境.
52
142042
2125
02:37
It can contract合同 fast快速 enough足够
to power功率 the high-speed高速 wings翅膀
53
145083
2893
它还能高速收缩,
让蜂鸟能够快速挥舞翅膀,
02:40
of a hummingbird蜂鸟;
54
148000
1268
甚至可以强壮到支撑大象移动;
02:41
it can grow增长 strong强大 enough足够
to move移动 an elephant;
55
149292
2684
同时它又是如此柔韧,
02:44
and it's adaptable适应性强 enough足够
to be used in the extremely非常 versatile多才多艺 arms武器
56
152000
3559
可以让章鱼的触手变得非常灵活,
02:47
of an octopus章鱼,
57
155583
1310
02:48
an animal动物 that can squeeze
its entire整个 body身体 through通过 tiny holes.
58
156917
3333
这种生物甚至能够钻进一个小洞。
02:53
Actuators驱动器 are for robots机器人
what muscles肌肉 are for animals动物:
59
161250
3893
驱动器之于机器人
就如同肌肉之于动物:
它们都是身体构造的关键,
02:57
key components组件 of the body身体
60
165167
1851
有了它们,机器人和动物
才能动起来,与世界互动。
02:59
that enable启用 movement运动
and interaction相互作用 with the world世界.
61
167042
2541
03:02
So if we could build建立 soft柔软的 actuators执行器,
62
170667
2476
所以,如果我们能做出柔性驱动器,
或者说人工肌肉,
03:05
or artificial人造 muscles肌肉,
63
173167
1434
多功能的、适应能力强的,
03:06
that are as versatile多才多艺, adaptable适应性强
64
174625
1601
可以与真正的肌肉想媲美的那种,
03:08
and could have the same相同 performance性能
as the real真实 thing,
65
176250
2559
我们就能做出用于任何场合的
03:10
we could build建立 almost几乎 any type类型 of robot机器人
66
178833
1935
任何类型的机器人。
03:12
for almost几乎 any type类型 of use.
67
180792
1375
03:15
Not surprisingly出奇,
people have tried试着 for many许多 decades几十年
68
183167
3184
人们已经努力了数十年
尝试复制肌肉那惊艳的能力,
03:18
to replicate复制 the astonishing惊人
capabilities功能 of muscle肌肉,
69
186375
2893
但不出所料,这非常困难。
03:21
but it's been really hard.
70
189292
1333
03:24
About 10 years年份 ago,
71
192583
1476
大约在10年前,
我还在澳大利亚攻读博士学位时,
03:26
when I did my PhD博士 back in Austria奥地利,
72
194083
2726
我和我的同事重新发现了
03:28
my colleagues同事 and I rediscovered重新发现
73
196833
2101
可能是最早研究人工肌肉的论文之一,
03:30
what is likely容易 one of the very first
publications出版物 on artificial人造 muscle肌肉,
74
198958
4143
03:35
published发表 in 1880.
75
203125
1851
它发表于1880年。
“电流对介质形状和体积
03:37
"On the shape形状 and volume changes变化
of dielectric介质 bodies身体
76
205000
3143
变化的影响。”
03:40
caused造成 by electricity电力,"
77
208167
1517
作者是德国物理学家威廉·伦琴。
03:41
published发表 by German德语 physicist物理学家
Wilhelm威廉ntgen伦琴.
78
209708
3101
他因发现X射线而被大众熟知。
03:44
Most of you know him
as the discoverer发现者 of the X-rayX-射线.
79
212833
3042
03:49
Following以下 his instructions说明,
we used a pair of needles.
80
217292
2559
根据他的指引,我们用了一对金属针,
通上高压电,
03:51
We connected连接的 it to a high-voltage高压 source资源,
81
219875
1954
03:53
and we placed放置 it near
a transparent透明 piece of rubber橡胶
82
221833
2476
然后把它们靠近在塑料支架上的
03:56
that was prestretched预拉伸
onto a plastic塑料 frame.
83
224313
2084
一块已经被拉伸的透明橡胶。
03:59
When we switched交换的 on the voltage电压,
84
227333
1685
当我们改变电压时,
橡胶的形状就改变了,
04:01
the rubber橡胶 deformed变形,
85
229042
1309
就如同我们手臂的肱二头肌屈伸那样,
04:02
and just like our biceps二 头 肌 flexes弯曲 our arm,
86
230375
3184
橡胶拉动了塑料支架。
04:05
the rubber橡胶 flexed弯曲 the plastic塑料 frame.
87
233583
2643
就如同魔法一般。
04:08
It looks容貌 like magic魔法.
88
236250
1309
金属针甚至没有碰到橡胶。
04:09
The needles don't even touch触摸 the rubber橡胶.
89
237583
2351
实际上,使用两根针
04:11
Now, having two such这样 needles
is not a practical实际的 way
90
239958
2518
并非操纵人工肌肉的最佳方法,
04:14
of operating操作 artificial人造 muscles肌肉,
91
242500
2143
但这次神奇的实验
让我迷上了这个课题。
04:16
but this amazing惊人 experiment实验
got me hooked迷上 on the topic话题.
92
244667
3142
我想创造出一种
新的方式来建造人工肌肉,
04:19
I wanted to create创建 new ways方法
to build建立 artificial人造 muscles肌肉
93
247833
3018
可以把它运用在现实生活中。
04:22
that would work well
for real-world真实世界 applications应用.
94
250875
2809
在接下来的几年中,
我研究了许多都很有潜力的
04:25
For the next下一个 years年份, I worked工作
on a number of different不同 technologies技术
95
253708
3726
高科技设备,
04:29
that all showed显示 promise诺言,
96
257458
1309
但同时又有许多障碍,难以攻克。
04:30
but they all had remaining其余 challenges挑战
that are hard to overcome克服.
97
258791
3042
04:34
In 2015,
98
262833
1601
在2015年,
当我开始在科罗拉多大学博尔德分校
建立自己的实验室时,
04:36
when I started开始 my own拥有 lab实验室 at CUCU Boulder漂砾,
99
264458
2393
我想试验一个全新的思路。
04:38
I wanted to try an entirely完全 new idea理念.
100
266875
2226
我想把高速而高效的
04:41
I wanted to combine结合
the high speed速度 and efficiency效率
101
269125
2893
电动驱动器
04:44
of electrically driven驱动 actuators执行器
102
272042
1976
与多功能的柔性驱动器相结合。
04:46
with the versatility多功能性
of soft柔软的, fluidic流体 actuators执行器.
103
274042
2750
04:49
Therefore因此, I thought,
104
277458
1310
通过这种方式,
或许我可以让科学老树发新芽。
04:50
maybe I can try using运用
really old science科学 in a new way.
105
278792
3351
现在你所看到的这张示意图
04:54
The diagram you see here
106
282167
1767
介绍的是麦克斯韦应力张量。
04:55
shows节目 an effect影响 called Maxwell麦克斯韦 stress强调.
107
283958
2560
当你拿两个金属板
04:58
When you take two metal金属 plates
108
286542
1476
把它们放在一个充满油的容器中,
05:00
and place地点 them in a container容器
filled填充 with oil,
109
288042
2184
然后通上电,
05:02
and then switch开关 on a voltage电压,
110
290250
1643
麦克斯韦应力就会迫使油
聚集上升到两个板之间,
05:03
the Maxwell麦克斯韦 stress强调 forces军队 the oil
up in between之间 the two plates,
111
291917
3934
这张图所表现的就是这个意思。
05:07
and that's what you see here.
112
295875
1476
所以最重要的问题在于,
05:09
So the key idea理念 was,
113
297375
1351
我们是否能够运用这个原理
05:10
can we use this effect影响 to push around oil
114
298750
2934
让在柔性弹性组织中的油活动起来呢?
05:13
contained in soft柔软的 stretchy有弹性 structures结构?
115
301708
2810
05:16
And indeed确实, this worked工作 surprisingly出奇 well,
116
304542
2351
结果,这个想法非常成功,
说实话,远超我的预期。
05:18
quite相当 honestly老老实实,
much better than I expected预期.
117
306917
2684
我和我出色的学生团队一起,
05:21
Together一起 with my
outstanding优秀 team球队 of students学生们,
118
309625
2184
05:23
we used this idea理念 as a starting开始 point
119
311833
1893
从这个想法出发,
发明了一个新的科技:
哈塞尔(HASEL)人工肌肉。
05:25
to develop发展 a new technology技术
called HASEL哈西 artificial人造 muscles肌肉.
120
313750
4143
哈塞尔足够柔软,能拿起一颗草莓
05:29
HASELsHASELs are gentle温和 enough足够
to pick up a raspberry覆盆子
121
317917
3101
而不损坏它。
05:33
without damaging有害 it.
122
321042
1291
05:36
They can expand扩大 and contract合同
like real真实 muscle肌肉.
123
324542
3208
它也能像真的肌肉那样延展和收缩。
05:41
And they can be operated操作
faster更快 than the real真实 thing.
124
329625
2458
而且它的活动速度比真肌肉还快。
05:44
They can also be scaled缩放 up
to deliver交付 large forces军队.
125
332958
2643
它可以变大,提供更大的力量。
现在你看到的是它在举起一加仑的水。
05:47
Here you see them lifting吊装
a gallon加仑 filled填充 with water.
126
335625
3351
05:51
They can be used to drive驾驶 a robotic机器人 arm,
127
339000
1934
它可以用来驱动机器人手臂,
可以感知自己的状态。
05:52
and they can even
self-sense自我感觉 their position位置.
128
340958
2084
05:57
HASELsHASELs can be used
for very precise精确 movement运动,
129
345292
2708
哈塞尔不仅可以进行精准移动,
06:01
but they can also deliver交付
very fluidic流体, muscle-like肌样 movement运动
130
349292
2851
也可以做出流畅,
如同真肌肉一般的行动,
还可以突然爆发力,把球仍到空中。
06:04
and bursts连发 of power功率
to shoot射击 up a ball into the air空气.
131
352167
2875
06:09
When submerged in oil,
132
357375
1583
当哈塞尔浸在油里的时候,
06:12
HASEL哈西 artificial人造 muscles肌肉
can be made制作 invisible无形.
133
360667
3541
它甚至可以隐形。
06:19
So how do HASEL哈西 artificial人造 muscles肌肉 work?
134
367875
1917
那么,哈塞尔人工肌肉
究竟是如何工作的呢?
06:22
You might威力 be surprised诧异.
135
370542
1684
你可能会好奇。
它是由非常廉价、常见的材料做成的。
06:24
They're based基于 on very inexpensive便宜,
easily容易 available可得到 materials物料.
136
372250
3184
我建议,你甚至可以
06:27
You can even try, and I recommend推荐 it,
137
375458
2268
在家尝试这个原理。
06:29
the main主要 principle原理 at home.
138
377750
1333
06:31
Take a few少数 Ziploc保鲜袋 bags包装袋
and fill them with olive橄榄 oil.
139
379875
2768
拿几个保鲜袋,装满橄榄油。
试着把所有的空气炮挤出袋子。
06:34
Try to push out air空气 bubbles泡泡
as much as you can.
140
382667
2208
06:37
Now take a glass玻璃 plate盘子
and place地点 it on one side of the bag.
141
385583
3101
现在拿一个玻璃板,
把它放在袋子的一边。
当你开始挤压的时候,
你会发现袋子开始收缩。
06:40
When you press down,
you see the bag contract合同.
142
388708
2209
06:43
Now the amount of contraction收缩
is easy简单 to control控制.
143
391792
2666
收缩的量很容易控制。
06:47
When you take a small weight重量,
you get a small contraction收缩.
144
395167
2809
如果施加的力较小,收缩就较小。
如果施加的力中等,收缩就中等。
06:50
With a medium weight重量,
we get a medium contraction收缩.
145
398000
3125
06:54
And with a large weight重量,
you get a large contraction收缩.
146
402125
2893
如果施加的较大,收缩就较大。
对于哈塞尔而言,变量就是你施加的力
06:57
Now for HASELsHASELs, the only change更改
is to replace更换 the force of your hand
147
405042
3434
或者是电流施加的力。
07:00
or the weight重量 with an electrical电动 force.
148
408500
3018
哈塞尔的意思是
“液体增强自愈式静电驱动器”。
07:03
HASEL哈西 stands站立 for "hydraulically液压 amplified放大
self-healing自愈 electrostatic静电的 actuators执行器."
149
411542
5351
现在你看到的是一个叫做
皮亚诺·哈塞尔的驱动器,
07:08
Here you see a geometry几何
called Peano-HASELPeano-HASEL actuators执行器,
150
416917
3184
是我的设计之一。
07:12
one of many许多 possible可能 designs设计.
151
420125
2292
07:15
Again, you take a flexible灵活 polymer聚合物
such这样 as our Ziploc保鲜袋 bag,
152
423083
3601
现在你再拿一个柔韧的
有机聚合物,比如说保鲜袋,
在里面倒满绝缘液体,比如说橄榄油,
07:18
you fill it with an insulating绝缘 liquid液体,
such这样 as olive橄榄 oil,
153
426708
2935
然后把导电体而不是玻璃板,
07:21
and now, instead代替 of the glass玻璃 plate盘子,
154
429667
1767
放在袋子的一边。
07:23
you place地点 an electrical电动 conductor导体
on one side of the pouch.
155
431458
2792
07:26
To create创建 something
that looks容貌 more like a muscle肌肉 fiber纤维,
156
434958
2643
为了让它看起来更像肌肉纤维,
你可以把几个袋子放在一起
07:29
you can connect a few少数 pouches together一起
157
437625
1976
然后在一边施加一个力。
07:31
and attached a weight重量 on one side.
158
439625
2143
然后我们通上电流。
07:33
Next下一个, we apply应用 voltage电压.
159
441792
1375
07:36
Now, the electric电动 field领域
starts启动 acting演戏 on the liquid液体.
160
444083
3310
现在电场开始作用于流体。
它迫使流体移动,
07:39
It displaces位移 the liquid液体,
161
447417
1684
也意味着它迫使肌肉收缩。
07:41
and it forces军队 the muscle肌肉 to contract合同.
162
449125
2000
07:44
Here you see a completed完成
Peano-HASELPeano-HASEL actuator执行器
163
452708
2476
现在你看到的是一个完整的
皮亚诺·哈塞尔驱动器
是如何在电流下延展和收缩的。
07:47
and how it expands展开 and contracts合同
when voltage电压 is applied应用的.
164
455208
3893
从边上看,
07:51
Viewed from the side,
165
459125
1309
你可以看到这些袋子是圆柱形的,
07:52
you can really see those pouches
take a more cylindrical圆柱形 shape形状,
166
460458
3226
就像是保鲜袋。
07:55
such这样 as we saw with the Ziploc保鲜袋 bags包装袋.
167
463708
1792
07:58
We can also place地点 a few少数
such这样 muscle肌肉 fibers纤维 next下一个 to each other
168
466500
3226
我们也可以把几个这样的
肌肉组织联系在一起
让它们看起来更像真肌肉,
08:01
to create创建 something that looks容貌
even more like a muscle肌肉
169
469750
2559
当然它们在横截面
同样会延展和收缩。
08:04
that also contracts合同 and expands展开
in cross交叉 section部分.
170
472333
2435
这些哈塞尔肌肉可以举起
08:06
These HASELsHASELs here are lifting吊装 a weight重量
that's about 200 times heavier较重
171
474792
3351
相当于它们自身重量200倍的重量。
08:10
than their own拥有 weight重量.
172
478167
1291
08:12
Here you see one of our newest最新 designs设计,
called quadrant象限 donut甜甜圈 HASELsHASELs
173
480667
3476
现在你看到的是我们最新的
发明:象限圈式哈塞尔
以及它们延展和收缩的动作。
08:16
and how they expand扩大 and contract合同.
174
484167
1601
它们行动的速度非常快,远超人类。
08:17
They can be operated操作 incredibly令人难以置信 fast快速,
reaching到达 superhuman超人 speeds速度.
175
485792
3083
08:23
They are even powerful强大 enough足够
to jump off the ground地面.
176
491333
2976
它们力量之大,甚至可以从地上跳起来。
(笑声)
08:26
(Laughter笑声)
177
494333
1334
08:28
Overall总体, HASELsHASELs show显示 promise诺言
to become成为 the first technology技术
178
496917
3517
总而言之,哈塞尔让我们看到了未来,
它能和生物肌肉媲美,
甚至可以超过生物肌肉,
08:32
that matches火柴 or exceeds超过 the performance性能
of biological生物 muscle肌肉
179
500458
3518
同时又可以运用于大型机械操作中。
08:36
while being存在 compatible兼容
with large-scale大规模 manufacturing制造业.
180
504000
3143
这项科技还非常年轻,
我们才刚刚开始研究。
08:39
This is also a very young年轻 technology技术.
We are just getting得到 started开始.
181
507167
3142
我们在改进这项技术上还有很多想法,
08:42
We have many许多 ideas思路 how to
drastically大幅 improve提高 performance性能,
182
510333
2768
运比如用新材料和新设计,
让它表现更好,
08:45
using运用 new materials物料 and new designs设计
to reach达到 a level水平 of performance性能
183
513125
3851
超越生物肌肉,当然也超越
传统硬性的电动马达。
08:49
beyond biological生物 muscle肌肉 and also beyond
traditional传统 rigid死板 electric电动 motors马达.
184
517000
4332
08:54
Moving移动 towards more complex复杂 designs设计
of HASEL哈西 for bio-inspired仿生 robotics机器人,
185
522250
3393
在仿生机器人中运用更加
复杂的哈塞尔设计,
现在你看到的是一只人工蝎子,
08:57
here you see our artificial人造 scorpion
186
525667
1767
它可以操纵自己的尾巴来刺杀猎物,
08:59
that can use its tail尾巴 to hunt打猎 prey猎物,
187
527458
1726
在这里,是橡胶气球。
09:01
in this case案件, a rubber橡胶 balloon气球.
188
529208
1518
(笑声)
09:02
(Laughter笑声)
189
530750
1643
回到我们最初的灵感中,
09:04
Going back to our initial初始 inspiration灵感,
190
532417
2101
章鱼灵活的触手以及象鼻,
09:06
the versatility多功能性 of octopus章鱼 arms武器
and elephant trunks树干,
191
534542
2809
我们现在可以建造柔性连续驱动器,
09:09
we are now able能够 to build建立
soft柔软的 continuum连续 actuators执行器
192
537375
2768
它们越来越接近真的肌肉了。
09:12
that come closer接近 and closer接近
to the capabilities功能 of the real真实 thing.
193
540167
3125
09:17
I am most excited兴奋
about the practical实际的 applications应用
194
545833
2893
我对哈塞尔人工肌肉的实际应用
充满期待。
09:20
of HASEL哈西 artificial人造 muscles肌肉.
195
548750
1809
它们能够让柔性机械设备成为现实,
09:22
They'll他们会 enable启用 soft柔软的 robotic机器人 devices设备
196
550583
2393
同时提升你的生活质量。
09:25
that can improve提高 the quality质量 of life.
197
553000
2351
柔性机械将为更加逼真的
义肢开创一个新时代,
09:27
Soft柔软的 robotics机器人 will enable启用 a new generation
of more lifelike逼真 prosthetics假肢
198
555375
3809
造福那些失去一部分躯干的残疾人。
09:31
for people who have lost丢失
parts部分 of their bodies身体.
199
559208
2226
现在你看到的是我实验室中的
一些哈塞尔样品,
09:33
Here you see some HASELsHASELs in my lab实验室,
200
561458
1810
这是早期实验,它们正在驱动手指假体。
09:35
early testing测试,
driving主动 a prosthetic假肢 finger手指.
201
563292
2583
09:39
One day, we may可能 even merge合并
our bodies身体 with robotic机器人 parts部分.
202
567542
3875
某天,我们或许就会在身体的
某些部位运用机械设备。
09:45
I know that sounds声音 very scary害怕 at first.
203
573125
2125
我知道一开始这听起来非常吓人。
09:48
But when I think about my grandparents祖父母
204
576917
1851
但我想到了我的祖父母,
他们有时不得不依靠他人的帮助,
09:50
and the way they become成为
more dependent依赖的 on others其他
205
578792
2934
才能完成简单的日常任务,
例如独自上厕所。
09:53
to perform演出 simple简单 everyday每天 tasks任务
such这样 as using运用 the restroom卫生间 alone单独,
206
581750
4101
他们经常会觉得自己已经
变成了他人的负担。
09:57
they often经常 feel like
they're becoming变得 a burden负担.
207
585875
2208
10:00
With soft柔软的 robotics机器人, we will be able能够
to enhance提高 and restore恢复
208
588958
3268
有了柔性机器人,我们就能加强和恢复
敏捷性和灵巧性,
10:04
agility敏捷 and dexterity灵巧,
209
592250
1601
10:05
and thereby从而 help older旧的 people
maintain保持 autonomy自治
210
593875
2893
因此能帮助老年人
延长他们在生活中自主活动的时间。
10:08
for longer parts部分 of their lives生活.
211
596792
2267
也许我们可以把这个项目
叫做“延缓衰老的机器人”
10:11
Maybe we can call that
"robotics机器人 for antiaging抗衰老"
212
599083
2500
10:15
or even a next下一个 stage阶段 of human人的 evolution演化.
213
603000
2458
或者人类进化的新阶段。
10:19
Unlike不像 their traditional传统
rigid死板 counterparts同行,
214
607083
2851
和传统硬性的机器人不同的是,
柔性仿生机器人在人旁或
家中工作时更加安全。
10:21
soft柔软的 life-like逼真 robots机器人 will safely安然 operate操作
near people and help us at home.
215
609958
4875
10:27
Soft柔软的 robotics机器人 is a very young年轻 field领域.
We're just getting得到 started开始.
216
615667
3392
柔性机器人还是个非常年轻的
领域,我们才刚刚开始。
10:31
I hope希望 that many许多 young年轻 people
from many许多 different不同 backgrounds背景
217
619083
3101
我希望更多来自不同背景的年轻人
能够加入我们,
10:34
join加入 us on this exciting扣人心弦 journey旅程
218
622208
1851
通过引入更多的仿生技术
10:36
and help shape形状 the future未来 of robotics机器人
219
624083
2143
帮助我们描绘机器人的未来。
10:38
by introducing引入 new concepts概念
inspired启发 by nature性质.
220
626250
2583
10:42
If we do this right,
221
630708
1601
如果我们表现出色,
就能提高我们所有人的
10:44
we can improve提高 the quality质量 of life
222
632333
1768
生活质量。
10:46
for all of us.
223
634125
1309
谢谢。
10:47
Thank you.
224
635458
1268
(掌声)
10:48
(Applause掌声)
225
636750
4167
Translated by Buyun Ping
Reviewed by jacks jun

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Christoph Keplinger - Roboticist, mechanical engineer
Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, combining soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to create a new generation of lifelike robots.

Why you should listen

Robots today rely on rigid components and electric motors that use metal and magnets, making them heavy, unsafe near humans, expensive and ill-suited for unpredictable environments. Nature, in contrast, makes extensive use of soft materials such as muscles and skin and has produced organisms that drastically outperform robots in terms of agility, dexterity and adaptability. Christoph Keplinger aims to fundamentally challenge current limitations of robotic hardware, using an interdisciplinary approach that synergizes concepts from soft matter physics and chemistry with advanced engineering technologies to introduce intelligent materials systems for a new generation of life-like robots.

A major theme of Keplinger's research is the development of new classes of actuators -- a key component of all robotic systems -- that replicate the sweeping success of biological muscle, a masterpiece of evolution. He is the principal inventor of HASEL artificial muscles, a new class of high-performance muscle-mimetic actuators for use in next-generation robots that replicate the vast capabilities of biological systems. In 2018 he cofounded Artimus Robotics to commercialize the technology.

Originally from Austria, Keplinger studied physics at the Johannes Kepler University Linz before moving to the US to research mechanics and chemistry at Harvard. He is an assistant professor of mechanical engineering and a fellow of the Materials Science and Engineering Program at the University of Colorado Boulder, where he leads a highly interdisciplinary research group that works on soft robotics, energy harvesting and functional polymers. His work has been published in Science Magazine, among others, and highlighted in popular outlets such as National Geographic. Keplinger he has received prestigious awards including a 2017 Packard Fellowship for Science and Engineering.

More profile about the speaker
Christoph Keplinger | Speaker | TED.com