چرا ربات هایی به اندازه یک دانه برنج ساختم

من و دانشجویانم روی ربات های خیلی کوچک کار می کنیم. حالا شما می توانید به این ها به عنوان مدل های رباتی فکر کنید که همه شما با آنها آشنا هستید: مورچه همه ما می دانیم که مورچه ها و دیگر حشرات این اندازه ای می توانند کارهای فوق العاده ای انجام دهند. همه ما گروهی از مورچه ها یا چیزی شبیه آن را دیده ایم که مثلا چیپس سیب زمینی شما را در زمان پیک نیک رفتن با خود ببرند.
ولی چالش اصلی طراحی این مورچه ها چیست؟ اول از همه ما چطور باید توانایی‌های یک مورچه را در یک ربات با همین اندازه قرار دهیم؟ خوب ابتدا باید متوجه شویم چطور آنها را حرکت دهیم آنهم وقتی که خیلی کوچک هستند. ما به مکانیزم هایی مثل پا و موتورهای موثر برای پشتیبانی از حرکت آنها نیاز داریم، و همینطور به سنسورها و قدرت و کنترل تا همه چیز را در یک ربات مورچه نیمه هوشمند قرار دهیم. و در آخر برای کاربردی کردن همه این چیزها می خواهیم همه آنها با هم کار کنند تا کارهای بزرگتری انجام دهند.
خوب ابتدا با تحرک شروع می کنیم. حشرات خیلی خوب حرکت می کنند. این ویدیو از دانشگاه یوسی برکلی است. نشان می دهد که یک سوسک روی زمین خیلی سخت حرکت می کند، بدون این که سُر بخورد، و این توانایی به خاطر پاهای اوست که ترکیبی از مواد سفت و محکم است، همان چیزی است که معمولابرای ساخت ربات ها استفاده می کنیم، و البته مواد نرم. وقتی شما خیلی کوچک هستید، پریدن یکی دیگر از راه های جذاب حرکت است. این حشرات انرژی را در یک فنر ذخیره می کنند و آن را به سرعت رها می کنند تا انرژی زیادی که لازم دارند را به دست آورند، مثل از آب بیرون پریدن.
خوب یکی از بزرگترین دستاوردهای آزمایشگاه مان این بوده که مواد سخت و نرم را در مکانیزم های خیلی خیلی کوچک ترکیب کرده ایم. این مکانیزم پریدن در حدود چهار میلی متر در یک طرف است، پس واقعا خیلی کوچک است. ماده سخت در اینجا سیلیکون و ماده نرم لاستیک سیلیکون است. و ایده اولیه این هست که میخواهیم این را فشرده کنیم، انرژی را در فنرها ذخیره کنیم و یکهو آن را برای پریدن رها کنیم. خب تا الان هیچ موتوری و هیچ انرژی وجود ندارد. با یک روشی به کار انداخته می شود که در آزمایشگاه ام آن را -‌‌دانشجوی فارغ التحصیل انبر به دست- می نامیم. چیزی که در ویدیو بعدی خواهید دید این موجوی است که پرش های ربات را خیلی خوب انجام می دهد. این آرون است، همان فارغ التحصیل انبر به دست مورد نظر. و این چیزی که می بینید مکانیزم چهار میلی متری است که ۴۰ سانتی متر پرش می کند. تقریبا ۱۰۰ برابر طول خود آن است. و نجات می یابد و روی میز جهش می کند. بسیار قوی است و خیلی خوب نجات می یابد تا وقتی آن را گم کنیم. چون خیلی ریز است.
نهایتا می خواهیم به آن موتور نیز اضافه کنیم، و دانشجویانی در آزمایشگاه داریم که روی موتورهای میلی متری کار می کنند تا در آخر داخل ربات های کوچک و خودکار قرار گیرند. ولی برای دیدن حرکت و جابجایی به این کوچکی ما تقلب میکنیم و از آهن ربا استفاده می کنیم. و این چیزی است که نهایتا قسمتی از پای یک ربات کوچک خواهد بود، و شما می توانید مفاصل پلاستیکی سیلیکون را ببینید و یک آهن ربای جاسازی شده وجود دارد که در حال حرکت است با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی.
پس این ما را به سمت رباتی که قبل تر نشان دادم هدایت می کند. بسیار جالب است که این ربات می تواند به ما کمک کند متوجه شویم چطور حشرات با این اندازه حرکت می کنند. یک مدل خیلی خوب درباره حرکت همه چیز از سوسک ها تا فیل‌ها را داریم. همه ما وقتی می دویم یک حالت جهشی داریم. اما وقتی من خیلی کوچک هستم نیروی بین پای من و زمین بیشتر از حجم من روی حرکتم تاثیر می گذارد، که باعث حرکت جهشی می شود. پس این هنوز خیلی خوب کار نمی کند، ولی مدل های نسبتا بزرگتری داریم که واقعا می دوند. و این با حدود یک سانتی متر مکعب در یک طرف قرار دارد. واقعا کوچک است. ما توانستیم به حرکت ۱۰ برابر طول بدنش در ثانیه برسیم، که ۱۰ ساتیمتر در ثانیه هست. برای این موجود کوچک، واقعا سریع هست، و با تنظیمی که ما کردیم این تنها محدویت آن هست. اما به شما ایده‌هایی درمورد چگونگی کار کردش می دهد. همچنین می تونیم نسخه چاپ‌سه بعدی آن رادرست کنیم که بتواند از موانع بالا رود، خیلی شبیه سوسکی که در ابتدا دیدید.
اما در نهایت می‌خواهیم همه چیز را در این ربات قرار دهیم. ما سنسور( سنجش)، قدرت، کنترل، و حرکت همه را با همه می‌خواهیم، لازم نیست همه چیز الهام گرفته از زیست‌شناسی باشد. این ربات به اندازه یک تیک تک هست.( نوعی آبنبات ریز) در این مورد، به جای آهنربایا عضلات که این را به حرکت وا دارد، ما از موشک استفاده کردیم. خب این مواد دارای انرژی در ابعاد میکرونی هستند، و می‌توانیم پیکسل‌های بسیار ریزی از آنها بسازیم، و می توانیم یکی از این پیکسل‌ها را در شکم این ربات جا دهیم، و هنگامی که نور افزایش می یابد، می تواند بپرد.
خوب ویديو بعدی یکی از مورد علاقه ترین های من هست. شما این ربات ۳۰۰ میلی گرم را دارید که حدود ۸ میلیمتر در هوا پرواز می‌کند. تنها چهار در چهار در هفت میلیمتر است. در ابتدا فلش بزرگی را می بینید هنگامی که انرژی تخلیه می شود، و ربات در هوا چرخ می زند. خب فلش به این بزرگی بود، و شما می‌توانید ربات‌ را ببینید که در هوا پرواز می کند. خب هیچ سیم یا بندی( برای محدود کرن ) در آن نیست. همه چیز در آن هست،و در مقابل حرکت انگشت یک دانشجو در مقابل چراغ بر روی میز واکنش نشان می دهد.
خب فکر می کنم شما می توانید تمامیکارهای جالبی که ما با این رباتها بکنیم این که در این اندازه می توانند بدوند، سینه خیز بروند، بپرندو غلت بزنند را تصور کنید. ویرانی که بعد از یک فاجعه طبیعی مانند زلزله ایجاد می‌شود را تصور کنید. و رباتهای کوچکی که برای یافتن بازماندگان به طرف ویرانیهای حر کت می کنند را تصورکنید. یا شماری زیادی از رباتهای کوچک که در اطراف یک پل در حرکتند تا با بازرسی از آن مطمئن شوند که ایمن هست، و هنگامی که روی آن هستید، فرو نمی ریزد، مانند اتفاقی که در سال ۲۰۰۷ در بیرون شهر مینیاپولیس افتاد. یا تصور کنید که چه کاری می توانید کنید اگر رباتی بتواند در بدن شما از طریق خون‌تان شنا کند. درسته؟" سفری خارق العاده هست"ایزاک آسیموف. یا اینکه آنها بتوانند عمل جراحی را بدون بازکردن محل انجام دهند. یا اینکه ما می‌توانیم اساسا روش ساخت چیزها را تغییر دهیم اگر رباتهای کوچک مان بههمان شیوه که موریانه انجام دهید کار را انجام دهند، و آنها یک کوه هشت متری باورنکردنی را ساختند، آپارتمانی با تهویه خوب برای دیگر موریانه‌ها در آفریقا و استرالیا.
خب فکر می‌کنم به شما آنچه که ما میتوانیم با این رباتهای کوچک انجام دهیم را نشان دادم. ما تعدادی را نیز بصورت پیشرفته ساخته ایم،ولی هنوز راه طولانی در پیش داریم، و امیدوارم که برخی از شما بتوانید با ما از راه دور همکاری کند.
بسیار سپاسگزارم.
(تشویق تماشاگران)