TEDGlobal 2013
Raffaello D'Andrea: The astounding athletic power of quadcopters
Ραφαέλο Ντ'Αντρέα: Η εκπληκτική αθλητική δύναμη των τετρακόπτερων
Filmed:
Readability: 4.7
12,409,728 views
Σε ένα εργαστήριο ρομπότ στο TEDGlobal, ο Ραφαέλο Ντ'Αντρέα επιδεικνύει τα ιπτάμενα τετρακόπτερά του: ρομπότ που σκέφτονται σαν αθλητές, λύνοντας φυσικά προβλήματα με αλγόριθμους που τα βοηθούν να μάθουν. Σε μια σειρά από επιδέξιες επιδείξεις, ο Ντ'Αντρέα δείχνει μη επανδρωμένα αεροσκάφη που παίζουν μπάλα, ισορροπούν και παίρνουν αποφάσεις μαζί - και προσέξτε την επίδειξη Το-θέλω-τώρα των τετρακόπτερων που ελέγχονται από το Κινέκτ.
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:23
So what does it mean for a machine to be athletic?
0
11307
3184
Τι σημαίνει, λοιπόν,
όταν λέμε αθλητική μηχανή;
όταν λέμε αθλητική μηχανή;
00:26
We will demonstrate the concept of machine athleticism
1
14491
3417
Θα παρουσιάσουμε την έννοια
του μηχανικού αθλητισμού
του μηχανικού αθλητισμού
00:29
and the research to achieve it
2
17908
1720
και την έρευνα για την κατάκτησή του
00:31
with the help of these flying machines called quadrocopters,
3
19628
2511
με τη βοήθεια αυτών των ιπτάμενων μηχανών,
των τετρακόπτερων,
των τετρακόπτερων,
00:34
or quads, for short.
4
22139
1887
ή «quads» για συντομία.
00:38
Quads have been around for a long time.
5
26034
2529
Τα τετρακόπτερα κυκλοφορούν
εδώ και πολύ καιρό.
εδώ και πολύ καιρό.
00:40
The reason that they're so popular these days
6
28563
1599
Είναι τόσο δημοφιλή στις μέρες μας
00:42
is because they're mechanically simple.
7
30162
1965
λόγω της μηχανικής τους απλότητας.
00:44
By controlling the speeds of these four propellers,
8
32127
2108
Ελέγχοντας την ταχύτητα
των τεσσάρων προπελών,
των τεσσάρων προπελών,
00:46
these machines can roll, pitch, yaw,
9
34235
3048
οι μηχανές μπορούν να κινηθούν
στις τρεις διαστάσεις,
στις τρεις διαστάσεις,
και να επιταχύνουν κατά μήκος
του κοινού προσανατολισμού τους.
του κοινού προσανατολισμού τους.
00:49
and accelerate along their common orientation.
10
37283
2825
00:52
On board are also a battery, a computer,
11
40108
3071
Υπάρχουν ενσωματωμένα,
μια μπαταρία, ένας υπολογιστής,
μια μπαταρία, ένας υπολογιστής,
διάφοροι αισθητήρες
και ασύρματοι πομποδέκτες.
και ασύρματοι πομποδέκτες.
00:55
various sensors and wireless radios.
12
43179
3954
00:59
Quads are extremely agile, but this agility comes at a cost.
13
47133
4629
Τα τετρακόπτερα είναι εξαιρετικά ευέλικτα,
όμως αυτή η ευελιξία έχει και ένα τίμημα.
όμως αυτή η ευελιξία έχει και ένα τίμημα.
01:03
They are inherently unstable, and they need some form
14
51762
2992
Είναι εγγενώς ασταθή
και χρειάζονται κάποιου είδους
και χρειάζονται κάποιου είδους
01:06
of automatic feedback control in order to be able to fly.
15
54754
3972
αυτόματου ανατροφοδοτικού ελέγχου,
ώστε να μπορέσουν να πετάξουν.
ώστε να μπορέσουν να πετάξουν.
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
Λοιπόν, πώς το έκανε αυτό;
Κάμερες στην οροφή
και ένας φορητός υπολογιστής
και ένας φορητός υπολογιστής
01:19
Cameras on the ceiling and a laptop
17
67497
1818
01:21
serve as an indoor global positioning system.
18
69315
2576
δρουν ως παγκόσμιο σύστημα
εντοπισμού εσωτερικού χώρου.
εντοπισμού εσωτερικού χώρου.
01:23
It's used to locate objects in the space
19
71891
2185
Εντοπίζει στο χώρο αντικείμενα
01:26
that have these reflective markers on them.
20
74076
2527
που φέρουν αυτούς
τους ανακλαστικούς ενδείκτες.
τους ανακλαστικούς ενδείκτες.
Τα δεδομένα στέλνονται
σε άλλον φορητό Η/Υ
σε άλλον φορητό Η/Υ
01:28
This data is then sent to another laptop
21
76603
2061
που εκτελεί υπολογιστικούς
και ελεγκτικούς αλγόριθμους,
και ελεγκτικούς αλγόριθμους,
01:30
that is running estimation and control algorithms,
22
78664
2211
01:32
which in turn sends commands to the quad,
23
80875
1886
και δίνει με τη σειρά του
εντολές στο τετρακόπτερο
εντολές στο τετρακόπτερο
01:34
which is also running estimation and control algorithms.
24
82761
3485
το οποίο επίσης εκτελεί
παρόμοιους αλγόριθμους.
παρόμοιους αλγόριθμους.
01:41
The bulk of our research is algorithms.
25
89620
2510
Ο όγκος της έρευνάς μας
είναι οι αλγόριθμοι.
είναι οι αλγόριθμοι.
01:44
It's the magic that brings these machines to life.
26
92130
4161
Είναι η μαγεία που ζωντανεύει
αυτές τις μηχανές.
αυτές τις μηχανές.
01:48
So how does one design the algorithms
27
96291
2043
Πώς σχεδιάζει κανείς,
λοιπόν, τους αλγόριθμους
λοιπόν, τους αλγόριθμους
01:50
that create a machine athlete?
28
98334
2277
που δημιουργούν μηχανές-αθλητές;
01:52
We use something broadly called model-based design.
29
100611
2880
Με τον ευρέως γνωστό σχεδιασμό
με χρήση μοντέλων.
με χρήση μοντέλων.
01:55
We first capture the physics with a mathematical model
30
103491
3154
Αρχικά, προσδιορίζουμε με μαθηματικό
μοντέλο τους κανόνες της φυσικής
μοντέλο τους κανόνες της φυσικής
01:58
of how the machines behave.
31
106645
2134
που διέπουν τη λειτουργία της μηχανής.
02:00
We then use a branch of mathematics
32
108779
2297
Μετά χρησιμοποιούμε
έναν κλάδο των μαθηματικών
έναν κλάδο των μαθηματικών
02:03
called control theory to analyze these models
33
111076
2831
που ονομάζεται θεωρία ελέγχου
για την ανάλυση αυτών των μοντέλων,
για την ανάλυση αυτών των μοντέλων,
02:05
and also to synthesize algorithms for controlling them.
34
113907
3913
καθώς και για τη σύνθεση αλγορίθμων
που θα τα ελέγχουν.
που θα τα ελέγχουν.
02:09
For example, that's how we can make the quad hover.
35
117820
3048
Για παράδειγμα, έτσι κάνουμε
το τετρακόπτερο να υπερίπταται.
το τετρακόπτερο να υπερίπταται.
02:12
We first captured the dynamics
36
120868
1408
Αρχικά, προσδιορίζουμε τη δυναμική
02:14
with a set of differential equations.
37
122276
1906
με μια σειρά διαφορικών εξισώσεων.
02:16
We then manipulate these equations with the help
38
124182
2349
Μετά τροποποιούμε αυτές τις εξισώσεις
με τη βοήθεια της θεωρίας ελέγχου
με τη βοήθεια της θεωρίας ελέγχου
02:18
of control theory to create algorithms that stabilize the quad.
39
126531
4640
για να δημιουργήσουμε αλγόριθμους
που το σταθεροποιούν.
που το σταθεροποιούν.
02:23
Let me demonstrate the strength of this approach.
40
131171
2946
Θα σας κάνω μια επίδειξη
της ισχύς αυτής της προσέγγισης.
της ισχύς αυτής της προσέγγισης.
02:29
Suppose that we want this quad to not only hover
41
137198
2549
Έστω ότι θέλουμε το τετρακόπτερο
όχι μόνο να υπερίπταται,
όχι μόνο να υπερίπταται,
02:31
but to also balance this pole.
42
139747
2782
αλλά και να ισορροπήσει αυτήν τη ράβδο.
02:34
With a little bit of practice,
43
142529
1844
Με λίγη εξάσκηση
02:36
it's pretty straightforward for a human being to do this,
44
144373
2391
είναι αρκετά απλό για έναν άνθρωπο,
02:38
although we do have the advantage of having
45
146764
1755
παρότι έχουμε το πλεονέκτημα
02:40
two feet on the ground
46
148519
1328
δυο ποδιών στο έδαφος
02:41
and the use of our very versatile hands.
47
149847
2957
και χρησιμοποιούμε
τα ιδιαιτέρως ευπροσάρμοστα χέρια μας.
τα ιδιαιτέρως ευπροσάρμοστα χέρια μας.
02:44
It becomes a little bit more difficult
48
152804
2469
Δυσκολεύει λίγο
02:47
when I only have one foot on the ground
49
155273
2296
όταν πατάω μόνο με το ένα πόδι στο έδαφος
02:49
and when I don't use my hands.
50
157569
2799
και δεν χρησιμοποιώ τα χέρια μου.
02:52
Notice how this pole has a reflective marker on top,
51
160368
2951
Παρατηρήστε τον ανακλαστικό δείκτη
στο πάνω μέρος
στο πάνω μέρος
02:55
which means that it can be located in the space.
52
163319
3894
που σημαίνει πως μπορεί
να εντοπιστεί στον χώρο.
να εντοπιστεί στον χώρο.
03:04
(Applause)
53
172971
5976
(Χειροκρότημα)
03:10
You can notice that this quad is making fine adjustments
54
178947
2826
Παρατηρείτε ότι το τετρακόπτερο
κάνει μικρές ρυθμίσεις
κάνει μικρές ρυθμίσεις
03:13
to keep the pole balanced.
55
181773
2195
για να διατηρήσει τη ράβδο σε ισορροπία.
03:15
How did we design the algorithms to do this?
56
183968
3059
Πώς σχεδιάσαμε τους αλγόριθμους
που το καταφέρνουν αυτό;
που το καταφέρνουν αυτό;
03:19
We added the mathematical model of the pole
57
187027
2105
Προσθέσαμε
το μαθηματικό μοντέλο της ράβδου
το μαθηματικό μοντέλο της ράβδου
03:21
to that of the quad.
58
189132
1519
σε αυτό του τετρακόπτερου.
03:22
Once we have a model of the combined quad-pole system,
59
190651
2954
Μόλις έχουμε ένα μοντέλο του συνδυασμένου
συστήματος τετρακόπτερο-ράβδος,
συστήματος τετρακόπτερο-ράβδος,
03:25
we can use control theory to create algorithms for controlling it.
60
193605
4933
μπορούμε με τη θεωρία ελέγχου,
να δημιουργήσουμε αλγόριθμους ελέγχου.
να δημιουργήσουμε αλγόριθμους ελέγχου.
03:30
Here, you see that it's stable,
61
198538
1588
Εδώ, βλέπετε ότι είναι σταθερό,
03:32
and even if I give it little nudges,
62
200126
2693
και ακόμη κι αν του δώσω λίγα σκουντήματα,
03:34
it goes back to the nice, balanced position.
63
202819
5403
επιστρέφει πίσω στην ωραία,
ισορροπημένη θέση.
ισορροπημένη θέση.
03:40
We can also augment the model to include
64
208222
1663
Μπορούμε να επαυξήσουμε
το μοντέλο ώστε να συμπεριλαμβάνει
το μοντέλο ώστε να συμπεριλαμβάνει
03:41
where we want the quad to be in space.
65
209885
2441
την επιθυμητή θέση
του τετρακόπτερου στον χώρο.
του τετρακόπτερου στον χώρο.
03:44
Using this pointer, made out of reflective markers,
66
212326
3069
Με αυτόν τον δείκτη,
φτιαγμένο από ανακλαστήρες,
φτιαγμένο από ανακλαστήρες,
μπορώ να δείξω που θέλω
να είναι το τετρακόπτερο στον χώρο
να είναι το τετρακόπτερο στον χώρο
03:47
I can point to where I want the quad to be in space
67
215395
2224
03:49
a fixed distance away from me.
68
217619
3367
σε μια συγκεκριμένη απόσταση από μένα.
Το κλειδί σε αυτές τις ακροβατικές
μανούβρες είναι οι αλγόριθμοι,
μανούβρες είναι οι αλγόριθμοι,
04:07
The key to these acrobatic maneuvers is algorithms,
69
235763
2902
04:10
designed with the help of mathematical models
70
238665
2426
σχεδιασμένοι με τη βοήθεια
μαθηματικών μοντέλων
μαθηματικών μοντέλων
04:13
and control theory.
71
241091
1950
και της θεωρίας ελέγχου.
04:15
Let's tell the quad to come back here
72
243041
2214
Ας πούμε στο τετρακόπτερο
να επιστρέψει εδώ
να επιστρέψει εδώ
04:17
and let the pole drop,
73
245255
1819
και να αφήσει να πέσει η ράβδος,
04:19
and I will next demonstrate the importance
74
247074
1918
και θα επιδείξω μετά την ανάγκη
04:20
of understanding physical models
75
248992
2119
της κατανόησης των φυσικών μοντέλων
04:23
and the workings of the physical world.
76
251111
4120
και το πώς λειτουργεί ο φυσικός κόσμος.
Παρατηρήστε πώς το τετρακόπτερο έχασε ύψος
04:37
Notice how the quad lost altitude
77
265462
1770
04:39
when I put this glass of water on it.
78
267232
2082
όταν έβαλα πάνω του ένα ποτήρι νερό.
04:41
Unlike the balancing pole, I did not include
79
269314
2801
Αντίθετα με τη ράβδο εξισορρόπησης,
δεν συμπεριέλαβα το μαθηματικό μοντέλο
του ποτηριού στο σύστημα.
του ποτηριού στο σύστημα.
04:44
the mathematical model of the glass in the system.
80
272115
2584
04:46
In fact, the system doesn't even know that the glass of water is there.
81
274699
2919
Ουσιαστικά το σύστημα δεν ξέρει καν
ότι το ποτήρι είναι εκεί.
ότι το ποτήρι είναι εκεί.
04:49
Like before, I could use the pointer to tell the quad
82
277618
3292
Όπως πριν, θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω
τον δείκτη για να πω στο τετρακόπτερο
τον δείκτη για να πω στο τετρακόπτερο
04:52
where I want it to be in space.
83
280910
2589
πού θέλω να βρίσκεται στον χώρο.
04:55
(Applause)
84
283499
9597
(Χειροκρότημα)
05:05
Okay, you should be asking yourself,
85
293096
2110
Εντάξει, θα πρέπει να αναρωτιέστε
05:07
why doesn't the water fall out of the glass?
86
295206
2509
γιατί δεν χύνεται το νερό από το ποτήρι.
05:09
Two facts: The first is that gravity acts
87
297715
3211
Δύο δεδομένα: Το πρώτο είναι
ότι η βαρύτητα επιδρά
ότι η βαρύτητα επιδρά
05:12
on all objects in the same way.
88
300926
2125
σε όλα τα αντικείμενα με τον ίδιο τρόπο.
05:15
The second is that the propellers are all pointing
89
303051
2464
Το δεύτερο είναι ότι
όλες οι προπέλες δείχνουν
όλες οι προπέλες δείχνουν
05:17
in the same direction of the glass, pointing up.
90
305515
3127
προς την ίδια κατεύθυνση με το ποτήρι,
δείχνουν προς τα πάνω.
δείχνουν προς τα πάνω.
05:20
You put these two things together, the net result
91
308642
2377
Ο συνδυασμός των δύο έχει σαν αποτέλεσμα
05:23
is that all side forces on the glass are small
92
311019
2287
ότι όλες οι πλευρικές δυνάμεις
στο ποτήρι είναι μικρές
στο ποτήρι είναι μικρές
05:25
and are mainly dominated by aerodynamic effects,
93
313306
2785
και κυριαρχούνται κυρίως
από αεροδυναμικές επιδράσεις,
από αεροδυναμικές επιδράσεις,
05:28
which as these speeds are negligible.
94
316091
3841
που σε αυτές τις ταχύτητες
είναι αμελητέες.
είναι αμελητέες.
Γι' αυτό δεν χρειάζεται
να μοντελοποιήσετε το ποτήρι.
να μοντελοποιήσετε το ποτήρι.
05:35
And that's why you don't need to model the glass.
95
323336
2071
05:37
It naturally doesn't spill no matter what the quad does.
96
325407
3848
Φυσιολογικά δεν θα χυθεί
ό,τι και να κάνει το τετρακόπτερο.
ό,τι και να κάνει το τετρακόπτερο.
05:50
(Applause)
97
338651
7051
(Χειροκρότημα)
05:57
The lesson here is that some high-performance tasks
98
345702
4016
Το μάθημα εδώ είναι ότι ορισμένες
εργασίες υψηλής απόδοσης
εργασίες υψηλής απόδοσης
είναι πιο εύκολες από κάποιες άλλες,
06:01
are easier than others,
99
349718
1397
06:03
and that understanding the physics of the problem
100
351115
2296
και η κατανόηση
της φυσικής του προβλήματος
της φυσικής του προβλήματος
06:05
tells you which ones are easy and which ones are hard.
101
353411
2616
σας λέει ποιες είναι εύκολες
και ποιες είναι δύσκολες.
και ποιες είναι δύσκολες.
06:08
In this instance, carrying a glass of water is easy.
102
356027
2359
Εδώ, η μεταφορά ενός ποτηριού με νερό
είναι εύκολη.
είναι εύκολη.
06:10
Balancing a pole is hard.
103
358386
3785
Η εξισορρόπηση μιας ράβδου είναι δύσκολη.
06:14
We've all heard stories of athletes
104
362171
1802
Έχουμε όλοι ακούσει ιστορίες αθλητών
06:15
performing feats while physically injured.
105
363973
2493
να εκτελούν κατορθώματα
ενώ είναι τραυματισμένοι.
ενώ είναι τραυματισμένοι.
06:18
Can a machine also perform
106
366466
1519
Μπορεί και μια μηχανή να εκτελέσει
06:19
with extreme physical damage?
107
367985
2651
έχοντας εκτεταμένη ζημιά;
06:22
Conventional wisdom says that you need
108
370636
1726
Η συμβατική σοφία λέει ότι χρειάζεστε
06:24
at least four fixed motor propeller pairs in order to fly,
109
372362
3690
τουλάχιστον τέσσερα ζεύγη σταθερών
μοτέρ προπέλας για να πετάξετε,
μοτέρ προπέλας για να πετάξετε,
επειδή πρέπει να ελεγχθούν
τέσσερις βαθμοί ελευθερίας:
τέσσερις βαθμοί ελευθερίας:
06:28
because there are four degrees of freedom to control:
110
376052
2112
06:30
roll, pitch, yaw and acceleration.
111
378164
3028
περιστροφή, πέσιμο,
εκτροπή και επιτάχυνση.
εκτροπή και επιτάχυνση.
06:33
Hexacopters and octocopters, with six and eight propellers,
112
381192
3245
Εξακόπτερα και οκτακόπτερα,
με έξι και οκτώ προπέλες,
με έξι και οκτώ προπέλες,
06:36
can provide redundancy,
113
384437
1483
μπορούν να παρέχουν πλεονασμό,
06:37
but quadrocopters are much more popular
114
385920
1989
αλλά τα τετρακόπτερα
είναι πολύ πιο δημοφιλή
είναι πολύ πιο δημοφιλή
06:39
because they have the minimum number
115
387909
1815
επειδή έχουν τον ελάχιστο αριθμό
06:41
of fixed motor propeller pairs: four.
116
389724
2476
σταθερών ζευγών μοτέρ προπέλας.
Τέσσερα.
Τέσσερα.
06:44
Or do they?
117
392200
1965
Σίγουρα είναι έτσι;
07:01
If we analyze the mathematical model of this machine
118
409476
2600
Αν αναλύσουμε το μαθηματικό μοντέλο
αυτής της μηχανής
αυτής της μηχανής
07:04
with only two working propellers,
119
412076
2176
με μόνο δύο λειτουργικές προπέλες,
07:06
we discover that there's an unconventional way to fly it.
120
414252
6756
ανακαλύπτουμε έναν μη συμβατικό
τρόπο πτήσης.
τρόπο πτήσης.
07:19
We relinquish control of yaw,
121
427980
1706
Χάνουμε τον ελέγχο της εκτροπής,
07:21
but roll, pitch and acceleration can still be controlled
122
429686
3070
αλλά η περιστροφή, το πέσιμο,
και η επιτάχυνση ελέγχονται ακόμη
και η επιτάχυνση ελέγχονται ακόμη
07:24
with algorithms that exploit this new configuration.
123
432756
5452
με αλγόριθμους που εκμεταλλεύονται
αυτό το νέο στήσιμο.
αυτό το νέο στήσιμο.
07:33
Mathematical models tell us exactly when
124
441668
2432
Τα μαθηματικά μοντέλα μάς λένε
ακριβώς πότε και γιατί είναι αυτό δυνατό.
07:36
and why this is possible.
125
444100
2072
07:38
In this instance, this knowledge allows us to design
126
446172
2368
Αυτή η γνώση μάς επιτρέπει
τώρα να σχεδιάσουμε
τώρα να σχεδιάσουμε
07:40
novel machine architectures
127
448540
2256
νέες αρχιτεκτονικές μηχανών
07:42
or to design clever algorithms that gracefully handle damage,
128
450796
4176
ή να σχεδιάσουμε έξυπνους αλγόριθμους
που χειρίζονται ομαλά τις βλάβες,
που χειρίζονται ομαλά τις βλάβες,
07:46
just like human athletes do,
129
454972
1724
όπως και οι αθλητές,
07:48
instead of building machines with redundancy.
130
456696
3823
αντί να φτιάχνουμε μηχανές με πλεόνασμα.
07:52
We can't help but hold our breath when we watch
131
460519
2112
Δεν μπορούμε παρά να κρατήσουμε
την ανάσα μας
την ανάσα μας
07:54
a diver somersaulting into the water,
132
462631
2437
όταν βλέπουμε έναν δύτη
να κάνει τούμπα στο νερό,
να κάνει τούμπα στο νερό,
07:57
or when a vaulter is twisting in the air,
133
465068
1790
ή όταν ένας άλτης στριφογυρνά στον αέρα,
07:58
the ground fast approaching.
134
466858
1718
ταχύτατα πλησιάζοντας το έδαφος.
08:00
Will the diver be able to pull off a rip entry?
135
468576
2568
Θα καταφέρει ο δύτης
να κάνει τέλεια είσοδο στο νερό;
να κάνει τέλεια είσοδο στο νερό;
08:03
Will the vaulter stick the landing?
136
471144
2000
Θα σταθεροποιηθεί στην προσγείωση ο άλτης;
08:05
Suppose we want this quad here
137
473144
1668
Έστω ότι θέλουμε αυτό το τετρακόπτερο
08:06
to perform a triple flip and finish off
138
474812
2451
να κάνει μια τριπλή τούμπα
και να καταλήξει
και να καταλήξει
08:09
at the exact same spot that it started.
139
477263
2269
ακριβώς στο ίδιο σημείο που ξεκίνησε.
08:11
This maneuver is going to happen so quickly
140
479532
2347
Η μανούβρα θα γίνει τόσο γρήγορα που
δεν μπορούμε να διορθώσουμε την κίνηση
δεν μπορούμε να διορθώσουμε την κίνηση
08:13
that we can't use position feedback to correct the motion during execution.
141
481879
3629
κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης
με ανατροφοδότηση θέσης.
με ανατροφοδότηση θέσης.
08:17
There simply isn't enough time.
142
485508
2274
Απλά δεν υπάρχει αρκετός χρόνος.
08:19
Instead, what the quad can do is perform the maneuver blindly,
143
487782
3694
Αντ' αυτού, το τετρακόπτερο
θα κάνει τη μανούβρα στα τυφλά,
θα κάνει τη μανούβρα στα τυφλά,
08:23
observe how it finishes the maneuver,
144
491476
2232
θα παρατηρήσει πώς θα την τελειώσει,
08:25
and then use that information to modify its behavior
145
493708
2424
και θα τροποποιήσει ανάλογα
τη συμπεριφορά του
τη συμπεριφορά του
08:28
so that the next flip is better.
146
496132
2289
έτσι ώστε η επόμενη να είναι καλύτερη.
08:30
Similar to the diver and the vaulter,
147
498421
1812
Παρόμοια με τον δύτη και τον άλτη,
08:32
it is only through repeated practice
148
500233
1919
μόνο μέσω επαναλαμβανόμενης εξάσκησης
08:34
that the maneuver can be learned and executed
149
502152
1925
μπορεί να μαθευτεί και να εκτελεστεί
η μανούβρα
η μανούβρα
08:36
to the highest standard.
150
504077
2133
στα υψηλότερα στάνταρ.
08:46
(Applause)
151
514412
4752
(Χειροκρότημα)
08:51
Striking a moving ball is a necessary skill in many sports.
152
519164
3472
Το χτύπημα κινούμενης μπάλας είναι
απαραίτητη δεξιότητα σε πολλά αθλήματα.
απαραίτητη δεξιότητα σε πολλά αθλήματα.
08:54
How do we make a machine do
153
522636
1795
Πώς καταφέρνουμε μια μηχανή
να κάνει κάτι
να κάνει κάτι
08:56
what an athlete does seemingly without effort?
154
524431
3753
που ένας αθλητής εκτελεί
φαινομενικά χωρίς προσπάθεια;
φαινομενικά χωρίς προσπάθεια;
09:15
(Applause)
155
543943
6599
(Χειροκρότημα)
09:22
This quad has a racket strapped onto its head
156
550542
2650
Αυτό το τετρακόπτερο έχει μια ρακέτα
δεμένη στο κεφάλι του
δεμένη στο κεφάλι του
09:25
with a sweet spot roughly the size of an apple, so not too large.
157
553192
3487
με ένα ιδανικό σημείο περίπου
στο μέγεθος μήλου, άρα όχι τόσο μεγάλο.
στο μέγεθος μήλου, άρα όχι τόσο μεγάλο.
Οι ακόλουθοι υπολογισμοί γίνονται
ανά 20 χιλιοστά δευτερολέπτου,
ανά 20 χιλιοστά δευτερολέπτου,
09:28
The following calculations are made every 20 milliseconds,
158
556679
3167
09:31
or 50 times per second.
159
559846
1756
ή 50 φορές το δευτερόλεπτο.
09:33
We first figure out where the ball is going.
160
561602
2812
Πρώτα βρίσκουμε πού πάει η μπάλα.
Μετά υπολογίζουμε
πώς το τετρακόπτερο πρέπει να την χτυπήσει
πώς το τετρακόπτερο πρέπει να την χτυπήσει
09:36
We then next calculate how the quad should hit the ball
161
564414
2437
09:38
so that it flies to where it was thrown from.
162
566851
3099
έτσι ώστε να πάει εκεί
απ' όπου την πέταξαν.
απ' όπου την πέταξαν.
09:41
Third, a trajectory is planned that carries the quad
163
569950
4456
Τρίτον, οργανώνεται μια τροχιά
που πηγαίνει το τετρακόπτερο
που πηγαίνει το τετρακόπτερο
09:46
from its current state to the impact point with the ball.
164
574406
3024
από την τρέχουσα θέση του
στο σημείο κρούσης με την μπάλα.
στο σημείο κρούσης με την μπάλα.
09:49
Fourth, we only execute 20 milliseconds' worth of that strategy.
165
577430
3809
Τέταρτον, αυτή η στρατηγική εκτελείται
μόνο για 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου.
μόνο για 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου.
09:53
Twenty milliseconds later, the whole process is repeated
166
581239
2807
Μετά από 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου,
όλη η διαδικασία επαναλαμβάνεται
όλη η διαδικασία επαναλαμβάνεται
09:56
until the quad strikes the ball.
167
584046
2243
μέχρι το τετρακόπτερο
να χτυπήσει την μπάλα.
να χτυπήσει την μπάλα.
10:07
(Applause)
168
595560
2646
(Χειροκρότημα)
Οι μηχανές, όχι μόνο μπορούν να εκτελούν
δυναμικές μανούβρες μόνες τους,
δυναμικές μανούβρες μόνες τους,
10:10
Machines can not only perform dynamic maneuvers on their own,
169
598206
3372
10:13
they can do it collectively.
170
601578
1863
μπορούν να το κάνουν συλλογικά.
10:15
These three quads are cooperatively carrying a sky net.
171
603441
3587
Αυτά τα τρία τετρακόπτερα συνεργάζονται
στη μεταφορά ενός εναέριου διχτυού.
στη μεταφορά ενός εναέριου διχτυού.
10:28
(Applause)
172
616574
5411
(Χειροκρότημα)
10:33
They perform an extremely dynamic
173
621985
2197
Εκτελούν μια εξαιρετικά δυναμική
10:36
and collective maneuver
174
624182
2168
και συλλογική μανούβρα
για να στείλουν την μπάλα πίσω σε μένα.
10:38
to launch the ball back to me.
175
626350
1692
10:40
Notice that, at full extension, these quads are vertical.
176
628042
3511
Παρατηρήστε, ότι σε πλήρη επέκταση,
αυτά τα τετρακόπτερα είναι κάθετα.
αυτά τα τετρακόπτερα είναι κάθετα.
10:48
(Applause)
177
636486
1772
(Χειροκρότημα)
10:50
In fact, when fully extended,
178
638258
2287
Στην πραγματικότητα,
όταν επεκταθούν πλήρως
όταν επεκταθούν πλήρως
10:52
this is roughly five times greater than what a bungee jumper feels
179
640545
2685
είναι περίπου πέντε φορές μεγαλύτερο
από αυτό που αισθάνεται
από αυτό που αισθάνεται
10:55
at the end of their launch.
180
643230
4588
κάποιος που κάνει μπάντζι τζάμπινγκ
στο τέλος της εκτόξευσής του.
στο τέλος της εκτόξευσής του.
11:03
The algorithms to do this are very similar
181
651009
2677
Οι αλγόριθμοι γι' αυτό
είναι πολύ παρόμοιοι
είναι πολύ παρόμοιοι
με αυτόν που χρησιμοποίησε το ένα
τετρακόπτερο για να χτυπήσει την μπάλα.
τετρακόπτερο για να χτυπήσει την μπάλα.
11:05
to what the single quad used to hit the ball back to me.
182
653686
3384
11:09
Mathematical models are used to continuously re-plan
183
657070
2864
Χρησιμοποιούνται συνεχώς μαθηματικά
μοντέλα για τον συνεχή ανασχεδιασμό
μοντέλα για τον συνεχή ανασχεδιασμό
11:11
a cooperative strategy 50 times per second.
184
659934
4515
μιας συλλογικής στρατηγικής
ανά 50 φορές το δευτερόλεπτο.
ανά 50 φορές το δευτερόλεπτο.
11:16
Everything we have seen so far has been
185
664449
1877
Οτιδήποτε έχουμε δει μέχρι τώρα
είχε να κάνει με τις μηχανές
και τις δυνατότητές τους.
και τις δυνατότητές τους.
11:18
about the machines and their capabilities.
186
666326
2463
11:20
What happens when we couple this machine athleticism
187
668789
3015
Τι συμβαίνει όταν συνδέουμε
αυτόν τον μηχανικό αθλητισμό
αυτόν τον μηχανικό αθλητισμό
11:23
with that of a human being?
188
671804
1776
με αυτόν ενός ανθρώπου;
11:25
What I have in front of me is a commercial gesture sensor
189
673580
3805
Έχω μπροστά μου έναν αισθητήρα κίνησης
διαθέσιμο στο εμπόριο,
διαθέσιμο στο εμπόριο,
κυρίως για παιχνίδια.
11:29
mainly used in gaming.
190
677385
1309
11:30
It can recognize what my various body parts
191
678694
1804
Μπορεί να αναγνωρίσει
τι κάνουν τα μέλη του σώματός μου
τι κάνουν τα μέλη του σώματός μου
11:32
are doing in real time.
192
680498
2048
σε πραγματικό χρόνο.
11:34
Similar to the pointer that I used earlier,
193
682546
2116
Όπως με τον δείκτη
που χρησιμοποίησα νωρίτερα,
που χρησιμοποίησα νωρίτερα,
11:36
we can use this as inputs to the system.
194
684662
2792
θα τον χρησιμοποιήσουμε
για είσοδο δεδομένων στο σύστημα.
για είσοδο δεδομένων στο σύστημα.
11:39
We now have a natural way of interacting
195
687454
2396
Τώρα έχουμε έναν φυσικό τρόπο
αλληλεπίδρασης
αλληλεπίδρασης
11:41
with the raw athleticism of these quads with my gestures.
196
689850
4944
με τον ωμό αθλητισμό των τετρακοπτέρων
μέσα από τις κινήσεις μου.
μέσα από τις κινήσεις μου.
12:22
(Applause)
197
730453
4400
(Χειροκρότημα)
12:35
Interaction doesn't have to be virtual. It can be physical.
198
743982
4007
Η αλληλεπίδραση δεν χρειάζεται να είναι
εικονική. Μπορεί να είναι φυσική.
εικονική. Μπορεί να είναι φυσική.
12:39
Take this quad, for example.
199
747989
1725
Για παράδειγμα αυτό το τετρακόπτερο.
12:41
It's trying to stay at a fixed point in space.
200
749714
2628
Προσπαθεί να μείνει
σε ένα συγκεκριμένο σημείο στον χώρο.
σε ένα συγκεκριμένο σημείο στον χώρο.
12:44
If I try to move it out of the way, it fights me,
201
752342
3837
Αν προσπαθήσω να το παραμερίσω,
μου αντιστέκεται,
μου αντιστέκεται,
12:48
and moves back to where it wants to be.
202
756179
4155
και πάει πίσω εκεί που θέλει να είναι.
12:52
We can change this behavior, however.
203
760334
3039
Μπορούμε όμως να αλλάξουμε
αυτή τη συμπεριφορά.
αυτή τη συμπεριφορά.
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε
μαθηματικά μοντέλα
μαθηματικά μοντέλα
12:55
We can use mathematical models
204
763373
1699
12:57
to estimate the force that I'm applying to the quad.
205
765072
3133
για να υπολογίσουμε τη δύναμη
που ασκώ στο τετρακόπτερο.
που ασκώ στο τετρακόπτερο.
13:00
Once we know this force, we can also change the laws of physics,
206
768205
3238
Όταν μάθουμε τη δύναμη, μπορούμε
να αλλάξουμε και τους νόμους της φυσικής.
να αλλάξουμε και τους νόμους της φυσικής.
13:03
as far as the quad is concerned, of course.
207
771443
4499
όσον αφορά στο τετρακόπτερο, φυσικά.
13:07
Here the quad is behaving as if it were
208
775942
2263
Εδώ το τετρακόπτερο συμπεριφέρεται
σαν να είναι σε παχύρρευστο υγρό.
13:10
in a viscous fluid.
209
778205
4365
13:14
We now have an intimate way
210
782570
2174
Τώρα έχουμε έναν οικείο τρόπο
13:16
of interacting with a machine.
211
784744
1849
αλληλεπίδρασης με τη μηχανή.
13:18
I will use this new capability to position
212
786593
2506
Θα χρησιμοποιήσω τη νέα δυνατότητα
για να τοποθετήσω
για να τοποθετήσω
13:21
this camera-carrying quad to the appropriate location
213
789099
2577
αυτό το τετρακόπτερο με κάμερα
στην κατάλληλη τοποθεσία
στην κατάλληλη τοποθεσία
13:23
for filming the remainder of this demonstration.
214
791676
3186
για να καταγράψει την υπόλοιπη επίδειξη.
Έτσι μπορούμε να αλληλεπιδράσουμε
φυσικά με αυτά τα τετρακόπτερα
φυσικά με αυτά τα τετρακόπτερα
13:36
So we can physically interact with these quads
215
804222
2768
13:38
and we can change the laws of physics.
216
806990
2403
και να αλλάξουμε
τους νόμους της φυσικής.
τους νόμους της φυσικής.
13:41
Let's have a little bit of fun with this.
217
809393
2313
Ας διασκεδάσουμε λιγάκι με αυτό.
13:43
For what you will see next, these quads
218
811706
1704
Τώρα θα δείτε αυτά τα τετρακόπτερα
13:45
will initially behave as if they were on Pluto.
219
813410
3496
να συμπεριφέρονται αρχικά
λες και βρίσκονται στον Πλούτωνα.
λες και βρίσκονται στον Πλούτωνα.
13:48
As time goes on, gravity will be increased
220
816906
2312
Καθώς περνά η ώρα,
θα αυξάνεται η βαρύτητα
θα αυξάνεται η βαρύτητα
13:51
until we're all back on planet Earth,
221
819218
2120
μέχρι να φτάσουμε όλοι
στον πλανήτη Γη,
στον πλανήτη Γη,
αλλά σας διαβεβαιώνω
ότι δεν θα φτάσουμε εκεί.
ότι δεν θα φτάσουμε εκεί.
13:53
but I assure you we won't get there.
222
821338
1719
13:55
Okay, here goes.
223
823057
3501
Λοιπόν, ορίστε.
14:05
(Laughter)
224
833667
3412
(Γέλια)
14:34
(Laughter)
225
862778
3208
(Γέλια)
14:37
(Applause)
226
865986
3386
(Χειροκρότημα)
14:41
Whew!
227
869372
1207
Ουού!
14:46
You're all thinking now,
228
874779
1517
Τώρα όλοι σκέφτεστε
14:48
these guys are having way too much fun,
229
876296
1975
ότι αυτοί οι τύποι
το παραδιασκεδάζουν,
το παραδιασκεδάζουν,
14:50
and you're probably also asking yourself,
230
878271
2079
και μάλλον αναρωτιέστε
14:52
why exactly are they building machine athletes?
231
880350
3936
για ποιον λόγο ακριβώς
φτιάχνουν αθλητές μηχανές;
φτιάχνουν αθλητές μηχανές;
Κάποιοι εικάζουν ότι ο ρόλος
του παιχνιδιού στο ζωικό βασίλειο
του παιχνιδιού στο ζωικό βασίλειο
14:56
Some conjecture that the role of play in the animal kingdom
232
884286
2652
14:58
is to hone skills and develop capabilities.
233
886938
2752
είναι το ακόνισμα δεξιοτήτων
και η ανάπτυξη ικανοτήτων.
και η ανάπτυξη ικανοτήτων.
15:01
Others think that it has more of a social role,
234
889690
2066
Άλλοι πιστεύουν ότι έχει
πιο κοινωνικό ρόλο,
πιο κοινωνικό ρόλο,
15:03
that it's used to bind the group.
235
891756
1674
βοηθάει για να δεθεί η ομάδα.
15:05
Similarly, we use the analogy of sports and athleticism
236
893430
3533
Παρομοίως, χρησιμοποιούμε την αναλογία
των αθλημάτων και του αθλητισμού
των αθλημάτων και του αθλητισμού
15:08
to create new algorithms for machines
237
896963
2079
για να δημιουργήσουμε νέους αλγόριθμους
για να ωθήσουμε τις μηχανές στα όριά τους.
15:11
to push them to their limits.
238
899042
2147
15:13
What impact will the speed of machines have on our way of life?
239
901189
3677
Τι επίδραση θα έχει η ταχύτητα των μηχανών
στον τρόπο ζωής μας;
στον τρόπο ζωής μας;
Όπως όλες οι προηγούμενες δημιουργίες
και καινοτομίες μας,
και καινοτομίες μας,
15:16
Like all our past creations and innovations,
240
904866
2389
15:19
they may be used to improve the human condition
241
907255
2827
ή θα χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση
της ανθρώπινης κατάστασης
της ανθρώπινης κατάστασης
15:22
or they may be misused and abused.
242
910082
2501
ή μπορεί να γίνει κακή χρήση τους.
15:24
This is not a technical choice we are faced with;
243
912583
1923
Δεν είναι δική μας τεχνική επιλογή.
15:26
it's a social one.
244
914506
1755
Είναι μια κοινωνική επιλογή.
15:28
Let's make the right choice,
245
916261
1390
Ας κάνουμε τη σωστή επιλογή,
15:29
the choice that brings out the best in the future of machines,
246
917651
2405
αυτή που θα βγάλει το καλύτερο
στο μέλλον των μηχανών,
στο μέλλον των μηχανών,
15:32
just like athleticism in sports
247
920056
1812
όπως και ο αθλητισμός στα σπορ
15:33
can bring out the best in us.
248
921868
2161
μπορεί να βγάλει τον καλύτερο εαυτό μας.
15:36
Let me introduce you to the wizards behind the green curtain.
249
924029
3450
Ας σας συστήσω στους μάγους
πίσω από την πράσινη κουρτίνα.
πίσω από την πράσινη κουρτίνα.
15:39
They're the current members of the Flying Machine Arena research team.
250
927479
2900
Είναι τα τρέχοντα μέλη της ερευνητικής
ομάδας της Αρένας Πτητικής Μηχανής.
ομάδας της Αρένας Πτητικής Μηχανής.
15:42
(Applause)
251
930379
4769
(Χειροκρότημα)
15:47
Federico Augugliaro, Dario Brescianini, Markus Hehn,
252
935148
3046
Φεντερίκο Αουγκουλιάρο,
Ντάριο Μπρεσιανίνι, Μάρκους Χεν,
Ντάριο Μπρεσιανίνι, Μάρκους Χεν,
15:50
Sergei Lupashin, Mark Muller and Robin Ritz.
253
938194
2824
Σέργκεϊ Λούπασιν,
Μάρκ Μιούλερ και Ρόμπιν Ριτζ.
Μάρκ Μιούλερ και Ρόμπιν Ριτζ.
Ψάξτε τους.
Προορίζονται για μεγάλα πράγματα.
Προορίζονται για μεγάλα πράγματα.
15:53
Look out for them. They're destined for great things.
254
941018
1932
15:54
Thank you.
255
942950
1178
Σας ευχαριστώ.
15:56
(Applause)
256
944128
6354
(Χειροκρότημα)
ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneerRaffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs.
Why you should listen
Raffaello D'Andrea combines academics, business, and the arts to explore the capabilities of autonomous systems. As part of his research as professor of dynamic systems and control at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH Zürich), he and his collaborators enchant viewers with works like the self-destructing, self-assembling Robotic Chair, or the Balancing Cube that can perch itself on its corners.
D’Andrea and his team created the Flying Machine Arena to test the gravity-defying abilities of their athletic flying robots. Building on research in the Flying Machine Arena, ETH Zürich partnered with its spin-off company Verity Studios and with Cirque du Soleil to create “Sparked,” a short film showcasing the unexpected airborne dexterity of quadcopters. D’Andrea is the co-founder of Kiva Systems, a robotics company that develops intelligent automated warehouse systems and that was acquired by Amazon in 2012.
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com