Obrigado por me receberem.
Temos demasiados trabalhos robóticos excitantes que quero mostrar-vos,
mas só temos 18 minutos,
por isso foi difícil cortar nos diapositivos.
Vamos ver como corre, temos 18 minutos.
Peço desde já desculpa pois vou falar muito depressa.
O primeiro robô de que quero falar é o STriDER.
Quer dizer Robô Experimental Dinâmico Trípede Auto-acionado.
É um robô com três pernas,
inspirado na natureza.
Já viram algo na natureza,
um animal, com três pernas?
Provavelmente não.
Então porque digo que é um robô inspirado na biologia?
Como funcionaria?
Antes disso, vamos ver cultura popular.
Conhecem "A Guerra dos Mundos", de H. G. Wells, o livro e o filme.
O que vemos aqui
é um jogo de vídeo popular.
Nesta ficção, são descritas criaturas alienígenas
e robôs com três pernas que aterrorizam a Terra.
O meu robô, STriDER, não se move assim.
Como funciona?
Isto é uma animação com simulação dinâmica.
Vou mostrar-vos como funciona o robô.
Quando vou a conferências sobre robôs
e mostro este vídeo aos meus colegas,
todos o acham fixe.
Quando executo isto, mostra uma animação
e toda a gente diz "Oh" e "Ah".
Oh.
Ah. Não é fixe?
Roda o corpo 180 graus,
balança a perna por entre as outras duas e evita a queda.
É assim que anda.
Se pensarem nisso, parece muito complicado, quase orgânico.
Porque estamos a tentar isto?
De que modo é isto inspirado na biologia?
Deixem-me falar um pouco sobre isto.
Quando observamos a locomoção bípede dos seres humanos,
não estamos realmente a usar um músculo
para erguer uma perna e andar como um robô, certo?
O que fazemos é balançar a perna a evitar a queda,
erguer-nos novamente, balançar a perna a evitar a queda.
Usamos a nossa dinâmica incorporada, a física do nosso corpo,
tal como um pêndulo.
Chamamos a isso o conceito de locomoção dinâmica passiva.
O que fazemos é, ao erguermo-nos,
converter energia potencial em cinética,
uma e outra vez.
É um processo de queda constante.
Mesmo que nada na natureza se pareça com isto,
inspirámo-nos na biologia
e aplicámos os princípios de caminhar a este robô.
Por isso, é um robô inspirado na biologia.
O que vemos aqui é o que queremos fazer a seguir.
Queremos dobrar as pernas e lançá-lo para movimento à distância.
As pernas destacam-se — parece a "Guerra das Estrelas".
Quando aterra, absorve o choque e começa a andar.
O que vemos aqui, esta coisa amarela, não é um raio da morte. (Risos)
É só para vos mostrar que, se tivermos câmaras,
ou diferentes tipos de sensores, — porque é alto, tem 1,8 metros —
podemos ver por cima de obstáculos como arbustos e coisas do género.
Temos dois protótipos.
A primeira versão, atrás, é o STriDER I.
Um dos problemas que tivemos com o STriDER I,
— o que está à frente , mais pequeno, é o STriDER II —
o problema que tivemos com o STriDER I
é que era muito pesado para o corpo.
Tínhamos tantos motores, para alinhar as junções,
e esse tipo de coisas.
Decidimos sintetizar um dispositivo mecânico
para que pudéssemos livrar-nos dos motores, e com um único motor
podemos coordenar todos os movimentos.
É uma solução mecânica para o problema, em vez de usarmos mecatrónica.
Com isto, o topo do corpo é suficientemente leve.
Está a andar no nosso laboratório. Foi o primeiro passo com sucesso.
Ainda não está perfeito — deixa cair o café —
por isso ainda temos muito a fazer.
O segundo robô de que quero falar é o IMPASS.
A sigla quer dizer
Plataforma de Mobilidade Inteligente com Sistema de Raios Acionados.
É um robô híbrido com pernas e rodas.
Imaginem uma roda sem borda
ou uma roda com raios
mas em que os raios se deslocam para dentro e para fora do cubo.
É um híbrido com pernas em roda.
Estamos literalmente a reinventar roda.
Deixem-me mostrar-vos com funciona.
Neste vídeo estamos a usar uma abordagem
a que chamamos reativa.
Usando apenas os sensores táteis nos pés
está a tentar andar sobre um terreno que se altera.
Um terreno mole em que a pressão o faz mudar.
Apenas com a informação tátil,
ele atravessa facilmente este tipo de terreno.
Mas quando encontra um terreno muito extremo,
neste caso, o obstáculo tem mais de três vezes o tamanho do robô,
muda para um modo deliberado,
em que usa um visor de alcance por laser
e sistemas com câmara, para identificar o obstáculo e o seu tamanho.
Planeia, cuidadosamente, o movimento dos raios,
e coordena tudo de modo a apresentar
esta mobilidade muito impressionante.
Provavelmente, nunca viram nada assim, por aí.
Isto é um robô de muito grande mobilidade
que desenvolvemos, chamado IMPASS.
Quando conduzimos o nosso carro, quando o dirigimos,
usamos um método chamado Geometria de Ackermann.
As rodas da frente rodam deste modo.
Mas a maioria dos pequenos robôs com rodas usam o método chamado direção diferencial,
em que as rodas esquerda e direita viram em direções opostas.
No IMPASS, podemos executar muitos tipos diferentes de movimento.
Neste caso, embora as rodas esquerda e direita estejam ligadas a um único eixo,
a rodar com a mesma velocidade angular,
mudamos simplesmente o comprimento do raio.
O diâmetro muda e pode virar para a esquerda e para a direita.
São apenas alguns exemplos das habilidades
que conseguimos fazer com o IMPASS.
Este robô chama-se CLIMBeR:
Robô com Membros e Comportamento Inteligente, Suspenso por Cabos.
Falei bastante dos cientistas do LPJ da NASA.
No LPJ são famosos pelos jipes de Marte.
Os cientistas, geólogos, dizem-me sempre
que a ciência realmente interessante,
os locais ricos em ciência, estão sempre nos penhascos.
Mas os jipes atuais não conseguem ir lá.
Inspirados nisso, quisemos construir um robô
que conseguisse subir um ambiente de penhasco estruturado.
Este é o CLIMBeR.
O que faz? Tem três pernas.
É difícil ver, mas tem um guincho e um cabo no topo
e tenta descobrir o melhor sítio para põr os pés.
Depois de o descobrir,
calcula em tempo real a distribuição de forças:
qual a força que tem de exercer na superfície
de modo a não se inclinar nem escorregar.
Depois de estabilizar, levanta um pé,
e depois, com o guincho, pode subir este tipo de coisas.
Também tem aplicação em busca e salvamento.
Este robô chama-se MARS: Sistema Robótico Multi-Apêndices.
Há cinco anos, trabalhei no LPJ da NASA,
durante o verão como associado da faculdade.
Tinham já um robô com seis pernas chamado LEMUR.
Este é baseado nele.
É um robô hexápode.
Desenvolvemos o planeamento de marcha adaptativa.
Temos uma vantagem muito interessante nisto.
Os estudantes gostam de se divertir.
Demonstra uma mobilidade muito interessante.
Aqui podemos ver que está a andar num terreno estruturado.
É um pouco difícil de ver, nestes vídeos.
Está a tentar andar em terreno costeiro, uma zona arenosa,
mas dependendo da mistura ou do tamanho dos grãos de areia,
o modelo do apoio dos pés altera-se.
Tenta adaptar a marcha
de modo a atravessar com sucesso este tipo de coisas.
Também faz coisas divertidas, como podem imaginar.
Recebemos muitas visitas no nosso laboratório.
Quando elas chegam, o MARS desloca-se até ao computador,
e começa a escrever "Olá, chamo-me MARS.
"Bem-vindos ao RoMeLa,
"o Laboratório de Mecanismos Robóticos na Virgínia Tech".
Este é um robô amiba.
Não temos tempo para detalhes técnicos.
Mostrar-vos-ei apenas algumas experiências.
Estas são algumas das primeiras experiências de viabilidade.
Armazenamos energia potencial na pele elástica para o fazer mover.
Ou usamos cordas de tensão ativa, para o mover para a frente e para trás.
Também temos trabalhado com cientistas e engenheiros da UPenn,
para conseguirmos uma versão do robô amiba acionada quimicamente.
Fazemos alguma coisa a algo,
e, como por magia, ele move-se. A gota.
Este chama-se ChIMERA.
Este robô é um projeto muito recente. Chama-se RAPHaEL.
Mão Robótica Acionada por Ar com Ligamento Elásticos.
Há uma série de mãos robóticas muito fixes e muito boas no mercado.
O problema é que são muito caras, custam dezenas de milhares de dólares.
Para aplicações protéticas, não é provavelmente muito prático,
porque é demasiado caro.
Queríamos abordar este problema de outra forma.
Em vez de usarmos motores elétricos e atuadores eletromecânicos,
estamos a usar ar comprimido.
Desenvolvemos atuadores novos para as articulações.
Tem conformidade. Podemos alterar a força,
alterando apenas a pressão do ar.
Consegue esmagar uma lata de sumo.
Pode pegar em objetos delicados como um ovo cru.
Ou, neste caso, uma lâmpada.
A vantagem é que o primeiro protótipo custou apenas 200 dólares.
Este robô é, na verdade, uma família de robôs cobra
a que chamamos HYDRAS:
Serpentina Robótica Articulada com Hiper Graus de Liberdade.
A que vemos aqui está lá fora na entrada.
Temos uma demonstração, passem lá no intervalo.
Este robô consegue subir estruturas.
Isto é um braço HYDRA.
É um braço robótico com 12 graus de liberdade.
A parte fixe é a interface de utilizador.
Aquele cabo é de fibra ótica.
Esta aluna está talvez a usá-la pela primeira vez,
mas pode articulá-la de muitos modos diferentes.
Por exemplo, no Iraque, na zona de guerra,
há bombas na berma da estrada.
Atualmente, são enviados veículos armados controlados remotamente.
Demora muito tempo e é caro,
treinar uma pessoa para operar um braço complexo.
Neste caso, é muito intuitivo.
Este aluno está talvez a usá-lo pela primeira vez,
em tarefas de manipulação muito complexas,
a pegar em objetos e a manipulá-los, facilmente.
Muito intuitivo.
Este robô é atualmente a nossa estrela.
Temos um clube de fãs para o DARwIn:
Robô Dinâmico Antropomórfico com Inteligência.
Como sabem, estamos muito interessados na locomoção humana, por isso decidimos
construir um pequeno robô humanoide.
Foi em 2004.
Nessa altura, isto era algo muito revolucionário.
Este era um estudo mais realizável:
Que tipo de motores devemos usar?
É de todo possível?
Isto não tem qualquer sensor.
É um controlo de malha aberta.
Para os mais informados, se não temos qualquer sensor,
e houver perturbações, sabemos o que acontece.
(Risos)
Baseados nesse sucesso, no ano seguinte,
fizemos o desenho mecânico apropriado,
começando pela cinemática.
Assim, o DARwIn I nasceu em 2005.
Põe-se em pé, caminha, — muito impressionante.
No entanto, como podemos ver, tem um cordão umbilical.
Ainda estamos a usar uma fonte de energia externa,
e computação externa.
Em 2006, é tempo de nos divertirmos.
Vamos dar-lhe inteligência.
Toda a capacidade de computação de que precisa: um Pentium M a 1,5 GHz,
duas câmaras "FireWire", giroscópios, acelerómetros,
quatro sensores de pressão, nos pés, baterias de polímero de lítio.
O DARwIn II é completamente autónomo.
Não é controlado remotamente.
Não há amarras. Olha em redor, procura a bola,
e tenta jogar futebol de forma autónoma:
inteligência artificial.
Vamos ver como se comporta. Esta foi a nova primeira tentativa, e...
(Vídeo): Espectadores: Golo!
Dennis Hong: Existe uma competição chamada "RoboCup".
Não sei quantos ouviram falar dela.
É uma competição internacional de futebol robótico autónomo.
O verdadeiro objetivo da "RoboCup",
é termos, cerca do ano 2050,
robôs humanoides autónomos, em tamanho real,
a jogar contra os campeões humanos da Taça do Mundo,
e a ganhar.
É um objetivo real, muito ambicioso,
mas acreditamos verdadeiramente que conseguimos atingi-lo.
Isto foi no ano passado, na China.
Fomos a primeira equipa norte-americana a qualificar-se.
para a competição humanoide "RoboCup".
Isto foi este ano, na Áustria.
Vamos ver a ação, três contra três,
completamente autónomos.
Aí vamos nós. Sim!
Os robôs seguem a bola
e jogam em equipa entre si
É impressionante. É um verdadeiro evento de investigação,
apresentado como um evento mais excitante de competição.
O que vemos aqui é o maravilhoso troféu
da Taça Louis Vuitton.
Este são os melhores humanoides.
Gostaríamos de levar isto pela primeira vez aos Estados Unidos,
no próximo ano, por isso desejem-nos boa sorte.
Obrigado.
(Aplausos)
O DARwIn tem também vários outros talentos.
No ano passado conduziu a Orquestra Sinfónica Roanoke,
num concerto de férias.
Este é o robô da próxima geração, o DARwIn IV,
mas mais esperto, rápido e forte.
Está a tentar dar "show" das suas capacidades.
"Sou macho, sou forte.
"Também consigo fazer movimentos como o Jackie Chan,
"Movimentos de artes marciais."
(Risos)
E vai-se embora. Este é o DARwIn IV.
Recordo que poderão vê-lo na entrada.
Acreditamos que este será o primeiro robô humanoide corredor,
nos Estados Unidos, por isso fiquem atentos.
Mostrei-vos alguns dos nossos fantásticos robôs em ação.
Qual é o segredo do nosso sucesso?
Onde vamos buscar estas ideias?
Como desenvolvemos este tipo de ideias?
Ganhamos prémios atrás de prémios, ano após ano.
Estamos a ficar sem espaço na parede, para pôr estas placas.
Estão a começar a acumular-se no chão. Esperamos não ter perdido nenhuma.
Estes são os prémios que ganhámos no Outono de 2007,
nas competições robóticas e coisas do género.
Temos cinco segredos.
Primeiro: onde vamos buscar a inspiração?
Onde conseguimos a centelha de imaginação?
Esta é a minha história pessoal.
Quando me deito, à noite, às 3 ou 4 da manhã,
deito-me, fecho os olhos e vejo linhas e círculos
e diferentes formas a flutuar.
Elas juntam-se e formam este tipo de mecanismos.
Eu penso: "Ah, isto é fixe."
Mantenho um bloco à beira da cama,
um diário, com uma caneta especial que tem uma luz LED,
pois não quero acender a luz e acordar a minha mulher.
Quando vejo isto, escrevo tudo, desenho coisas e deito-me.
Todas as manhãs,
a primeira coisa que faço, antes do meu primeiro café,
antes de lavar os dentes, abro o bloco.
Muitas vezes está vazio.
Algumas vezes tenho lá alguma coisa, por vezes lixo.
Na maior parte das vezes nem consigo ler a minha letra.
Às 4 da manhã, o que esperam?
Tenho que decifrar o que escrevi.
Por vezes vejo lá um ideia genial
e tenho um momento "Eureka".
Corro para o meu escritório, sento-me ao computador,
escrevo as ideias, faço esboços,
e mantenho uma base de dados de ideias.
Quando surgem os convites para apresentação de propostas,
tento encontrar uma correspondência entre as minhas ideias potenciais e o problema.
Se existe correspondência, escrevo uma proposta,
tento obter os fundos para a investigação e começamos os nossos programas.
Mas uma centelha de imaginação não é suficiente.
Como desenvolvemos ideias deste género?
No nosso Laboratório de Robótica e Mecanismos, RoMeLa,
Temos sessões de "brainstorming" fantásticas.
Juntamo-nos, discutimos os problemas,
as soluções para os problemas e falamos sobre elas.
Mas antes de começarmos, estabelecemos uma regra de ouro.
A regra é:
Ninguém critica as ideias de outra pessoa.
Ninguém critica qualquer opinião.
Isto é importante, porque, muitas vezes, os alunos receiam
ou sentem-me inseguros em relação ao que os outros pensam
acerca das suas opiniões e pensamentos.
Uma vez feito isto, é fantástico
como os alunos se abrem.
Eles têm ideias excêntricas, fixes, malucas e brilhantes.
Toda a sala fica eletrizada com energia criativa.
É assim que desenvolvemos as nossas ideias.
Estamos a ficar sem tempo.
Gostaria de falar sobre mais uma coisa.
Uma centelha de ideia e desenvolvimento não são suficientes.
Houve um grande momento TED,
penso que foi Sir Ken Robinson.
Ele deu uma palestra sobre como a educação e a escola
matam a criatividade.
Na realidade, a história tem duas faces.
Há muito a fazer
com ideias engenhosas,
criatividade e boa intuição de engenharia.
Se queremos ir além de ajustes,
ou ir além de um passatempo de robótica,
enfrentar os grandes desafios da robótica, através de investigação rigorosa,
é preciso mais do que isso.
É aí que entra a escola.
O Batman, para lutar contra os maus,
construiu o seu cinto de utilidades, tem o seu arpéu,
tem todo o tipo de engenhocas.
Para nós, especialistas de robótica, engenheiros e cientistas,
as ferramentas são o que se aprende nas aulas.
Matemática, equações diferenciais.
Tenho álgebra linear, ciência, física,
até, hoje em dia, química e biologia, como vimos.
Estas são as ferramentas de que precisamos.
Quantas mais ferramentas tivermos,
mais eficaz será o Batman a lutar contra os maus,
no nosso caso, melhor atacaremos estes grandes problemas.
A educação é muito importante.
Mas não se trata apenas disso.
Também é necessário trabalhar muito.
Digo sempre aos meus alunos,
"Sejam espertos, depois trabalhem muito".
Nesta imagem atrás, são três da manhã.
Se forem ao nosso laboratório às três ou quatro da manhã,
estarão lá alunos a trabalhar,
não porque eu lhes disse, mas porque estamos a divertir-nos muito.
Isto leva-nos ao último tópico:
Não se esqueçam de se divertir.
É o segredo do nosso sucesso, divertimo-nos imenso.
Acredito que a maior criatividade surge quando nos divertimos.
É isso que estamos a fazer.
Estamos mesmo a ficar sem tempo.
Espero ter outra oportunidade para vos falar
e apresentar outros projetos robóticos excitantes de que não tive tempo de falar.
Temos um veículo completamente autónomo
que pode deslocar-se em ambientes urbanos.
Ganhámos meio milhão de dólares na "DARPA Urban Challenge".
Também temos o primeiro veículo do mundo,
que pode ser conduzido por cegos.
Chamamos-lhe o Desafio do Condutor Cego, muito excitante.
E muitos outros projetos robóticos de que vos quero falar.
Aí têm. Saiam, leiam um bom livro.
Inspirem-se, inventem, trabalhem muito.
Continuem na escola.
Apareçam com ideias fixes. Terei gosto em saber mais sobre elas.
Enviem-me um email, vamos falar.
Muito obrigado.
(Aplausos)