TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
רפאלו דאנדריאה: פגשו את המכונות המעופפות המדהימות של העתיד
Filmed:
Readability: 5
8,053,974 views
כשאתם שומעים את המילה רחפן, אתם כנראה חושבים על משהו או מאוד מועיל או מאוד מפחיד. אבל האם יכול להיות להם ערך אסתטי? מומחה המערכות האוטונומיות רפאלו דאנדריאה מפתח מכונות מעופפות, והפרויקטים האחרונים שלו דוחפים את הגבולות של טיסה אוטונומית -- מכנף מעופפת שיכולה לרחף ולהתאושש מהפרעה לכלי עם שמונה מדחפים שאדיש לכיוון... לנחיל של מיקרו רחפנים מתואמים זעירים. התכוננו להיות מסונוורים על ידי מערך חלומי מסתחרר של מכונות מעופפות כשהן רוקדות כמו גחליליות מעל במת TED.
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.
00:12
What started as a platform for hobbyists
0
920
1976
מה שהתחיל כפלטפורמה לבעלי תחביב
00:14
is poised to become
a multibillion-dollar industry.
a multibillion-dollar industry.
1
2920
2936
עומד להפוך לתעשיה של
מיליארדי דולרים.
מיליארדי דולרים.
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
בדיקות, ניטור סביבתי,
צילום סטילס וסרטים,ועיתונות:
צילום סטילס וסרטים,ועיתונות:
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
אלה כמה מהשימושים הפוטנציאלים
לרחפנים מסחריים,
לרחפנים מסחריים,
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
ומה שמאפשר אותם אלה
היכולות שמפותחות
היכולות שמפותחות
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
במתקני מחקר מסביב לעולם.
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
לדוגמה, לפני שאספקת חבילות אוויריות
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
נכנסה למודעות החברתית שלנו,
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
צי אוטונומי של מכונות מעופפות
בנה מגדל של 6 מטר גובה
בנה מגדל של 6 מטר גובה
00:38
composed of 1,500 bricks
9
26240
1936
שמורכב מ 1,500 לבנים
00:40
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
at the FRAC Centre in France,
10
28200
2936
מול קהל חי במרכז FRAC בצרפת,
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
ולפני מספר שנים, הם התחילו
לעוף עם חבלים.
לעוף עם חבלים.
00:45
By tethering flying machines,
12
33760
1416
על ידי קשירת מכונות מעופפות,
00:47
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
and accelerations in very tight spaces.
13
35200
3776
הן יכולות להשיג מהירויות ותאוצות
גבוהות בחללים ממש צפופים.
גבוהות בחללים ממש צפופים.
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
הן יכולות גם לבנות אוטונומית מבנים מתוחים.
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
היכולות שנלמדות כוללות איך לשאת משאות,
00:56
how to cope with disturbances,
16
44560
1456
איך להתמודד עם הפרעות,
00:58
and in general, how to interact
with the physical world.
with the physical world.
17
46040
3096
ובאופן כללי, איך לתקשר עם העולם הפיזי.
01:01
Today we want to show you some
new projects that we've been working on.
new projects that we've been working on.
18
49160
3336
היום אנחנו רוצים להראות לכם
כמה פרוייקטים חדשים שעבדנו עליהם.
כמה פרוייקטים חדשים שעבדנו עליהם.
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
הכוונה שלהם היא לדחוף את הגבולות
של מה שאנחנו יכולים להשיג
של מה שאנחנו יכולים להשיג
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
עם טיסה אוטונומית.
01:09
Now, for a system to function
autonomously,
autonomously,
21
57040
2456
עכשיו, כדי שמערכת תתפקד אוטונומית,
01:11
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
of its mobile objects in space.
22
59520
4456
היא חייבת לדעת קולקטיבית את המיקום של האובייקטים הניידים שלה בחלל.
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
במעבדה שלנו ב ETH ציריך,
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
אנחנו הרבה פעמים משתמשים
במצלמות חיצוניות כדי לאתר עצמים,
במצלמות חיצוניות כדי לאתר עצמים,
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
שאז מאפשרים לנו למקד את
המאמצים שלנו
המאמצים שלנו
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
על הפיתוח המהיר של משימות
מאוד דינמיות.
מאוד דינמיות.
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
להדגמות שתראו היום עם זאת,
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
אנחנו נשתמש בטכנולוגיות מיקום חדשות
שפותחו על ידי סטודיו וריטי,
שפותחו על ידי סטודיו וריטי,
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
ספין אוף של המעבדה שלנו.
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
אין מצלמות חיצוניות.
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
כל מכונה מעופפת משתמשת בחיישנים
שעליה כדי לקבוע את המיקום שלה בחלל
שעליה כדי לקבוע את המיקום שלה בחלל
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
ומחשבים מקומיים כדי לקבוע
מה הפעולות שלה צריכות להיות.
מה הפעולות שלה צריכות להיות.
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
הפקודות החיצוניות היחידות הן
ברמה גבוהה
ברמה גבוהה
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
כמו "המריאי" ו"תנחתי."
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
זה מה שנקרא יושב זנב.
02:12
It's an aircraft that tries
to have its cake and eat it.
to have its cake and eat it.
36
120480
3456
זה כלי טייס שמנסה לשמור
על העוגה בזמן שהוא אוכל אותה.
על העוגה בזמן שהוא אוכל אותה.
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
כמו כלי טייס עם כנף קבועה,
הוא יעיל בטיסה קדימה,
הוא יעיל בטיסה קדימה,
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
הרבה יותר ממסוקים ווריאציות שלהם.
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
בניגוד לרוב כלי הטייס
עם הכנף הקבועה האחרים, עם זאת,
עם הכנף הקבועה האחרים, עם זאת,
02:24
it is capable of hovering,
40
132920
1496
הוא מסוגל לרחף,
02:26
which has huge advantages
for takeoff, landing
for takeoff, landing
41
134440
3136
שזה יתרון עצום להמראה ונחיתה
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
וורסטיליות כללית.
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
אין ארוחות חינם, למרבה הצער.
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
אחת המגבלות של יושבי זנב
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
היא שהם רגישים להפרעות
כמו משבי רוח.
כמו משבי רוח.
02:38
We're developing new control
architectures and algorithms
architectures and algorithms
46
146560
2696
אנחנו מפתחים ארכיטקטורות
ואלגוריטמי שליטה חדשים
ואלגוריטמי שליטה חדשים
02:41
that address this limitation.
47
149280
1400
שמטפלים במגבלות האלו.
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
הרעיון הוא שכלי הטייס ישתקם
02:52
no matter what state it finds itself in,
49
160840
2640
לא משנה באיזה מצב הוא
מוצא את עצמו,
מוצא את עצמו,
03:03
and through practice,
improve its performance over time.
improve its performance over time.
50
171400
2920
ודרך אימון, לשפר את הביצועים
במשך הזמן.
במשך הזמן.
03:15
(Applause)
51
183600
4400
(מחיאות כפיים)
03:22
OK.
52
190000
1200
אוקיי,
03:33
When doing research,
53
201480
1216
כשעושים מחקר,
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
אנחנו הרבה פעמים שואלים את עצמנו
שאלות אבסטרקטיות בסיסיות
שאלות אבסטרקטיות בסיסיות
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
שמנסות להגיע ללב העניין.
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
לדוגמה, שאלה אחת כזו תהיה,
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
מה המספר המינימלי של חלקים נעים
שנדרשים לטיסה נשלטת?
שנדרשים לטיסה נשלטת?
03:47
Now, there are practical reasons
58
215520
1576
עכשיו, יש סיבות פרקטיות
03:49
why you may want to know
the answer to such a question.
the answer to such a question.
59
217120
2616
למה אנחנו אולי נרצה לענות
על שאלות כאלו.
על שאלות כאלו.
03:51
Helicopters, for example,
60
219760
1256
הליקופטרים, לדוגמה,
03:53
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
as machines with a thousand moving parts
61
221040
3856
ידועים בחיבה כמכונות
עם אלפי חלקים נעים
עם אלפי חלקים נעים
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
שכולם זוממים לגרום לכם נזק גופני.
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
מסתבר שלפני עשורים,
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
טייסים מנוסים היו מסוגלים להטיס
כלי טייס נשלט מרחוק
כלי טייס נשלט מרחוק
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
שהיו לו רק שני חלקים נעים:
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
מדחף והגה כיוון.
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
לאחרונה גילינו שזה יכול להעשות
עם רק אחד.
עם רק אחד.
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
זה המונו ספינר,
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
כלי הטייס הנשלט הכי פשוט
באופן מכני בעולם,
באופן מכני בעולם,
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
שהומצא רק לפני כמה חודשים.
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
יש לו רק חלק נע אחד, מדחף.
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
אין לו מאזנות, אין צירים, אין הגה גובה,
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
אין בקרים אחרים, אין
משטחי שליטה אחרים,
משטחי שליטה אחרים,
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
פשוט מדחף פשוט.
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
למרות שהוא פשוט מכאנית,
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
הרבה מתרחש במוח האלקטרוני
הזעיר שלו
הזעיר שלו
04:35
to allow it to fly in a stable fashion
and to move anywhere it wants in space.
and to move anywhere it wants in space.
77
263920
4216
כדי לאפשר לו לעוף בצורה יציבה
ולנוע לכל מקום שהוא רוצה בחלל.
ולנוע לכל מקום שהוא רוצה בחלל.
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
ולמרות זאת, אין לו עדיין
04:41
the sophisticated algorithms
of the tail-sitter,
of the tail-sitter,
79
269640
2336
את האלגורתמים המורכבים של יושב זנב,
04:44
which means that in order
to get it to fly,
to get it to fly,
80
272000
2000
מה שאומר שכדי לגרום לו לעוף,
04:46
I have to throw it just right.
81
274024
1720
אני צריך לזרוק אותו ממש נכון.
04:48
And because the probability
of me throwing it just right is very low,
of me throwing it just right is very low,
82
276800
4016
ובגלל שהסבירות שאני אזרוק אותו
בדיוק נכון היא ממש נמוכה,
בדיוק נכון היא ממש נמוכה,
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
בהתחשב בזה שכולם צופים בי,
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
מה שאנחנו נעשה במקום
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
זה להראות לכם את הסרטון
שצילמנו אתמול בלילה.
שצילמנו אתמול בלילה.
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
(צחוק)
05:10
(Applause)
87
298320
3320
(מחיאות כפיים)
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
אם המונוספינר הוא נסיון בחסכנות,
05:26
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
with its eight propellers,
89
314840
3456
המכונה הזו פה, האומניקופטר,
עם שמונת המדחפים שלו,
עם שמונת המדחפים שלו,
05:30
is an exercise in excess.
90
318320
2080
הוא נסיון בעודף.
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
מה אתם יכולים לעשות עם כל העודף?
05:35
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
is that it is highly symmetric.
92
323080
2381
העניין לשים לב אליו
הוא שהוא מאוד סימטרי.
הוא שהוא מאוד סימטרי.
05:37
As a result, it is ambivalent
to orientation.
to orientation.
93
325920
2856
כתוצאה, הוא אמביוולנטי לכיוון.
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
זה נותן לו יכולת יוצאת דופן.
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
הוא יכול לנוע לכל מקום
בו הוא רוצה להיות בחלל
בו הוא רוצה להיות בחלל
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
בלי קשר למקום אליו הוא פונה
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
ואפילו איך הוא מסתובב.
05:51
It has its own complexities,
98
339040
1376
יש לו מורכבות משלו,
05:52
mainly having to do
with the interacting flows
with the interacting flows
99
340440
2656
בעיקר להתמודד עם תזרימים שפועלים
זה על זה
זה על זה
05:55
from its eight propellers.
100
343120
1240
משמונת המדחפים שלו.
05:56
Some of this can be modeled,
while the rest can be learned on the fly.
while the rest can be learned on the fly.
101
344680
3856
כמה מאלה יכולים להיות ממודלים, בעוד האחרים יכולים להילמד בזמן הפעולה.
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
בואו נביט.
06:44
(Applause)
103
392760
3760
(מחיאות כפיים)
06:52
If flying machines are going
to enter part of our daily lives,
to enter part of our daily lives,
104
400720
2905
אם מכונות מעופפות ייכנסו
כחלק מחיינו היום יומיים,
כחלק מחיינו היום יומיים,
06:55
they will need to become
extremely safe and reliable.
extremely safe and reliable.
105
403649
2477
הן יצטרכו להפוך למאוד בטוחות ואמינות.
06:58
This machine over here
106
406760
1376
המכונות פה
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
הן למעשה שתי מכונות מעופפות
עם שני מדחפים נפרדים.
עם שני מדחפים נפרדים.
07:03
This one wants to spin clockwise.
108
411320
1736
זו רוצה להסתובב בכיון השעון.
07:05
This other one wants
to spin counterclockwise.
to spin counterclockwise.
109
413080
2496
האחרת רוצה להסתובב נגד כיוון השעון.
07:07
When you put them together,
110
415600
1336
כשאתם מחברים אותן,
07:08
they behave like one
high-performance quadrocopter.
high-performance quadrocopter.
111
416960
2600
הן מתנהגות כמו קוואד קופטר
בעל ביצועים גבוהים.
בעל ביצועים גבוהים.
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
אם משהו משתבש, עם זאת --
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
מנוע כושל, מדחף כושל,
אלקטרוניקה, אפילו חבילת סוללות --
אלקטרוניקה, אפילו חבילת סוללות --
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
המכונה עדיין יכולה לעוף,
למרות שהיא במצב פגום.
למרות שהיא במצב פגום.
07:33
We're going to demonstrate this to you now
by disabling one of its halves.
by disabling one of its halves.
115
441160
3520
אנחנו נדגים לכם את זה עכשיו
על ידי השבתת אחד החצאים.
על ידי השבתת אחד החצאים.
07:56
(Applause)
116
464240
3160
(מחיאות כפיים)
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
ההדגמה האחרונה הזו
08:04
is an exploration of synthetic swarms.
118
472680
2440
היא חקר של נחילים סינטטיים.
08:07
The large number of autonomous,
coordinated entities
coordinated entities
119
475560
2976
המספר הגדול של ישויות
אוטונומיות מתואמות
אוטונומיות מתואמות
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
מציע פלטות חדשות להבעה אסטטית.
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
לקחנו מיקרו קוואד קופטרים
זמינים מסחרית,
זמינים מסחרית,
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
כל אחד שוקל פחות מפרוסת לחם,
דרך אגב,
דרך אגב,
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
ומתקינים עליהם טכנולוגיית מיקום
08:21
and custom algorithms.
124
489280
1576
ואלגוריתמים מותאמים.
08:22
Because each unit
knows where it is in space
knows where it is in space
125
490880
2096
בגלל שכל יחידה יודעת איפה היא בחלל
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
ונשלטת עצמאית,
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
באמת אין גבולות למספרם.
08:55
(Applause)
128
523840
3440
(מחיאות כפיים)
09:19
(Applause)
129
547360
4480
(מחיאות כפיים)
10:18
(Applause)
130
606040
3640
(מחיאות כפיים)
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
בתקווה, ההדגמות האלו
יתנו לכם מוטיבציה לחלום
יתנו לכם מוטיבציה לחלום
10:39
new revolutionary roles
for flying machines.
for flying machines.
132
627080
2400
על תפקידים מהפכניים למכונות מעופפות.
10:42
That ultrasafe one over there for example
133
630560
2096
לאולטרה-בטוחה שם לדוגמה
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
יש שאיפות להפוך
למנורת רחוב מעופפת בברודווי.
למנורת רחוב מעופפת בברודווי.
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
(צחוק)
10:49
The reality is that it is
difficult to predict
difficult to predict
136
637800
2176
המציאות היא שזה מאוד קשה לחזות
10:52
the impact of nascent technology.
137
640000
1640
את ההשפעה של טכנולוגיות מתפתחות.
10:54
And for folks like us, the real reward
is the journey and the act of creation.
is the journey and the act of creation.
138
642120
4856
ולאנשים כמונו, התגמול האמיתי
הוא המסע ופעולת היצירה.
הוא המסע ופעולת היצירה.
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
זו תזכורת מתמשכת
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
לכמה נפלא וקסום היקום בו אנחנו חיים,
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
שהוא מאפשר ליצורים חכמים ויצירתיים
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
לפסל אותו בדרכים כל כך יוצאות דופן.
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
העובדה שלטכנולוגיה הזו
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
יש ערך מסחרי כל כך גבוה
ופוטנציאל כלכלי
ופוטנציאל כלכלי
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
היא רק הציפוי על העוגה.
11:16
Thank you.
146
664480
1216
תודה לכם.
11:17
(Applause)
147
665720
3240
(מחיאות כפיים)
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