Robots can be programmed

ロボットです

to do the same task millions of times with minimal error,

ロボットは

something very difficult for us, right?

何百万回もの同一な作業を 最小限の誤りで行いますが

And it can be very impressive to watch them at work.

それは私たちにはとても難しい事ですよね？

Look at them.

ロボットの働きぶりは見事です

I could watch them for hours.

見てください

No?

何時間でも見飽きません

What is less impressive

でしょう？

is that if you take these robots out of the factories,

その好印象が薄れるのは

where the environments are not perfectly known and measured like here,

そのようなロボットを 工場から持ち出した場合です

to do even a simple task which doesn't require much precision,

ここのように 環境が完全には わかっておらず 計測されていない場合

this is what can happen.

さほど精度が要求されない 単純作業をする時でさえ

I mean, opening a door, you don't require much precision.

こんなことが起きてしまいます

(Laughter)

ドアを開けるのに それほど精度は必要ありません

Or a small error in the measurements,

（笑）

he misses the valve, and that's it --

測定におけるわずかな誤差とかでも

(Laughter)

ロボットはバルブの位置を見失い

with no way of recovering, most of the time.

（笑）

So why is that?

ほとんどの場合は立ち直ることさえできません

Well, for many years,

どうしてなのでしょう？

robots have been designed to emphasize speed and precision,

何年にもわたって

and this translates into a very specific architecture.

ロボットは速さと精度を 重視して設計され

If you take a robot arm,

特定の構造を持ったものとして 製作されてきました

it's a very well-defined set of rigid links

ロボットアームの場合

and motors, what we call actuators,

明確な形を持った 剛体リンクと

they move the links about the joints.

アクチュエータと呼ばれる モーターからなり

In this robotic structure,

関節部で剛体リンクを動かします

you have to perfectly measure your environment,

このロボット構造では

so what is around,

環境を完璧に測定して

and you have to perfectly program every movement

周りに何があるかを知り

of the robot joints,

一つ一つの関節の動きについて

because a small error can generate a very large fault,

完璧にプログラムする必要があります

so you can damage something or you can get your robot damaged

小さな誤差が大きな故障につながって 何かを壊したり

if something is harder.

あるいは 相手が自分より固ければ ロボット自体が

So let's talk about them a moment.

壊されたりするからです

And don't think about the brains of these robots

少しこの事についてお話ししましょう

or how carefully we program them,

考えてみて欲しいのは このようなロボットの頭脳についてとか

but rather look at their bodies.

どれだけ注意深くプログラムするかではなく

There is obviously something wrong with it,

ロボットの本体についてです

because what makes a robot precise and strong

課題があるのは明らかです

also makes them ridiculously dangerous and ineffective in the real world,

ロボットを精密で頑強にすると

because their body cannot deform

同時に ロボットは現実世界では 滑稽なほど危険で非効率的なものになるからです

or better adjust to the interaction with the real world.

本体を現実の世界に合わせて

So think about the opposite approach,

変形させたり 調節したりできないからです

being softer than anything else around you.

そこで逆のアプローチを 考えてみましょう

Well, maybe you think that you're not really able to do anything if you're soft,

周りにある どんなものより 柔らかくするのです

probably.

自分が柔らかかったら何もできないと 思ってしまうかもしれません

Well, nature teaches us the opposite.

たぶん

For example, at the bottom of the ocean,

でも大自然は逆のことを教えてくれます

under thousands of pounds of hydrostatic pressure,

例えば海洋の最深部では

a completely soft animal

数千キロの水圧がかかりますが

can move and interact with a much stiffer object than him.

極めて柔らかな動物が

He walks by carrying around this coconut shell

移動したり 自分よりずっと硬い物体を 扱ったりできます

thanks to the flexibility of his tentacles,

このタコはヤシの殻を 運んでいますが

which serve as both his feet and hands.

それは手足になっている触手が

And apparently, an octopus can also open a jar.

柔軟なおかげです

It's pretty impressive, right?

そして当たり前のように ビンの蓋も開けられます

But clearly, this is not enabled just by the brain of this animal,

見事ですよね

but also by his body,

ただ こういうことが できるのはタコの脳だけでなく

and it's a clear example, maybe the clearest example,

体のおかげでもあるのは明らかです

of embodied intelligence,

これは おそらく 「身体化された知性」の

which is a kind of intelligence that all living organisms have.

もっとも明らかな例でしょう

We all have that.

そして この知性は すべての生物が持っているものです

Our body, its shape, material and structure,

私たちもみんな持っています

plays a fundamental role during a physical task,

私たちの体 その形態 材料 構造が

because we can conform to our environment

身体が関わる作業では 基礎的な役割を果たします

so we can succeed in a large variety of situations

それは私たちが環境に 適応できるからであり

without much planning or calculations ahead.

十分な計画や事前の計算がなくても

So why don't we put some of this embodied intelligence

非常に多様な状況に うまく対応できるのです

into our robotic machines,

それなら この「身体化された知性」を

to release them from relying on excessive work

私たちのロボットに取り入れ

on computation and sensing?

過重な計算や計測の負荷を

Well, to do that, we can follow the strategy of nature,

軽減してはどうでしょうか

because with evolution, she's done a pretty good job

それには 自然がとる戦略に 倣えばいいでしょう

in designing machines for environment interaction.

自然は進化を通じて

And it's easy to notice that nature uses soft material frequently

環境に適応する機械を設計することに 成功しているからです

and stiff material sparingly.

自然界では柔らかな素材を 採り入れる例は多く見られますが

And this is what is done in this new field or robotics,

硬い素材はまれなのです

which is called "soft robotics,"

これこそがロボットの 新しい分野で行われることで

in which the main objective is not to make super-precise machines,

「ソフトロボティックス」と呼ばれ

because we've already got them,

その目的はすでにできている様な 超精密なロボットを

but to make robots able to face unexpected situations in the real world,

作ることではなく

so able to go out there.

現実世界で想定外の状況に直面しても それを乗り切れるロボットを

And what makes a robot soft is first of all its compliant body,

作ることなのです

which is made of materials or structures that can undergo very large deformations,

ロボットを柔らかくするには まずボディーに柔軟性を持たせます

so no more rigid links,

非常に大きく変形できる 材料や構造によって作るので

and secondly, to move them, we use what we call distributed actuation,

剛体リンクは必要ありません

so we have to control continuously the shape of this very deformable body,

次に 動作させるために 分散型駆動を使う事で

which has the effect of having a lot of links and joints,

とても変形しやすいボディーを 連続的に制御しなければなりません

but we don't have any stiff structure at all.

これで 多数のリンクや関節があるのと 同じ効果を得られますが

So you can imagine that building a soft robot is a very different process

硬い構造は必要ありません

than stiff robotics, where you have links, gears, screws

柔軟なロボットを作る工程は

that you must combine in a very defined way.

リンクや歯車やネジを正確に組み立て 硬いロボットを作る—

In soft robots, you just build your actuator from scratch

ロボット工学とは大きく異なります

most of the time,

柔軟なロボットでは ほとんどの場合で

but you shape your flexible material

作動装置をゼロから作りますが

to the form that responds to a certain input.

柔軟な素材を 特定の入力に反応するような

For example, here, you can just deform a structure

形にします

doing a fairly complex shape

例を挙げると

if you think about doing the same with rigid links and joints,

剛体リンクと関節で行ったら

and here, what you use is just one input,

かなり複雑な形に 変形することが必要な構造を

such as air pressure.

空気圧など １つの入力だけで

OK, but let's see some cool examples of soft robots.

変形させることが出来ます

Here is a little cute guy developed at Harvard University,

では 柔軟なロボットの 成功例をいくつか見てみましょう

and he walks thanks to waves of pressure applied along its body,

ハーバード大学で開発された キュートなロボットで

and thanks to the flexibility, he can also sneak under a low bridge,

その本体に沿って圧力の波を 与えることで動き

keep walking,

柔軟性があることで 低い障害物をくぐることができ

and then keep walking a little bit different afterwards.

歩き続け

And it's a very preliminary prototype,

その後は少し変化して歩き続けます

but they also built a more robust version with power on board

まだほんの試作品ですが

that can actually be sent out in the world and face real-world interactions

動力を搭載した より丈夫な バージョンも作りました

like a car passing it over it ...

これは外の世界に出して 実世界で動かすことができます

and keep working.

例えば自動車に轢かれても

It's cute.

動き続けます

(Laughter)

かわいいでしょう

Or a robotic fish, which swims like a real fish does in water

（笑）

simply because it has a soft tail with distributed actuation

あるいは魚ロボットは水の中を 現実の魚と同じように泳ぎますが

using still air pressure.

これは 空気圧を利用した 分散型の動作機構を持つ

That was from MIT,

柔らかな尾びれのおかげです

and of course, we have a robotic octopus.

これはMITが製作しました

This was actually one of the first projects

そして 私たちが作ったのが タコロボットです

developed in this new field of soft robots.

柔軟なロボットという新分野における

Here, you see the artificial tentacle,

初期のプロジェクトでした

but they actually built an entire machine with several tentacles

これは人工触手だけですが

they could just throw in the water,

触手が複数ある ロボットも作りました

and you see that it can kind of go around and do submarine exploration

水中に投入すると

in a different way than rigid robots would do.

水中で動き回って 探査しているように見えます

But this is very important for delicate environments, such as coral reefs.

剛体のロボットとは違った動きです

Let's go back to the ground.

でもこれがサンゴ礁のような デリケートな環境ではとても重要になります

Here, you see the view

陸上に戻りましょう

from a growing robot developed by my colleagues in Stanford.

ご覧いただいているのは

You see the camera fixed on top.

スタンフォードの同僚が開発した 成長するロボットの映像です

And this robot is particular,

先端にカメラが付けてあります

because using air pressure, it grows from the tip,

このロボットの特徴は

while the rest of the body stays in firm contact with the environment.

空気圧を利用して 先端部から伸びていき

And this is inspired by plants, not animals,

本体は周囲に密着することです

which grows via the material in a similar manner

この形状は動物ではなく 植物から発想を得ました

so it can face a pretty large variety of situations.

素材を使って植物のように伸び

But I'm a biomedical engineer,

とても多彩な状況に 対応することができます

and perhaps the application I like the most

でも私は生体医工学の技術者なので

is in the medical field,

一番関心のある応用領域は

and it's very difficult to imagine a closer interaction with the human body

医療分野です

than actually going inside the body,

ロボットが実際に 身体の内部に入ることこそ

for example, to perform a minimally invasive procedure.

最も密接な人体との関わりでしょう

And here, robots can be very helpful with the surgeon,

たとえば低侵襲手術の場合です

because they must enter the body

このような場面ではロボットが 外科医の役に立つでしょう

using small holes and straight instruments,

なぜならロボットは

and these instruments must interact with very delicate structures

小さな穴から まっすぐな器具とともに人体に入る必要があり

in a very uncertain environment,

そのような器具は 予測できない環境で

and this must be done safely.

繊細な組織に接触する上に

Also bringing the camera inside the body,

安全でなくてはなりません

so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field

さらに体内にカメラを入れれば

can be very challenging if you use a rigid stick,

外科医は術野の内部が見えますが

like a classic endoscope.

従来の内視鏡のような 剛体の棒を使うのは

With my previous research group in Europe,

困難な場合があります

we developed this soft camera robot for surgery,

ヨーロッパで私の属していた研究グループでは

which is very different from a classic endoscope,

外科手術のための 柔らかいカメラロボットを開発しました

which can move thanks to the flexibility of the module

これは従来の内視鏡とは全く異なり

that can bend in every direction and also elongate.

モジュールが柔軟なので

And this was actually used by surgeons to see what they were doing

どの方向にも曲がりますし 伸ばすこともできます

with other instruments from different points of view,

そしてこれは 他の機器の状況を

without caring that much about what was touched around.

別の視点から見るために 外科医が実際に使用しました

And here you see the soft robot in action,

周囲のどの臓器に接触しているか 気を配る必要がありません

and it just goes inside.

こちらは柔軟なロボットが活動している様子で

This is a body simulator, not a real human body.

ちょうど内部に入ろうとしています

It goes around.

人体シミュレータで実際の人体ではありません

You have a light, because usually,

体内を移動します

you don't have too many lights inside your body.

照明も内蔵しているのは