TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
Raffaello D'Andrea: Incontra le vorticose macchine volanti del futuro
Filmed:
Readability: 5
8,053,974 views
Quando sentite la parola "drone", probabilmente penserete o a qualcosa di molto inutile o davvero spaventosa. Possono tuttavia avere una componente estetica? L'esperto di sistemi autonomi Raffaello D'Andrea sviluppa aeromobili e i suoi ultimi progetti stanno spingendo oltre i limiti del volo autonomo - dall'ala volante che può rimanere in stallo e riprendersi da una turbolenza ad un otto-eliche che si orienta in modo ambivalente ... fino ad uno sciame di minuscoli micro quadricotteri coordinati. Preparatevi ad una varietà vorticosa e sognante di macchine volanti che danzano come lucciole sul palco di 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.
Nata come piattaforma per amatori
00:12
What started as a platform for hobbyists
0
920
1976
00:14
is poised to become
a multibillion-dollar industry.
a multibillion-dollar industry.
1
2920
2936
sta puntando a divenire
una industria multimilionaria.
una industria multimilionaria.
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
Ispezioni, monitoraggio ambientale,
fotografia, film e giornalismo:
sono solo alcune possibili applicazioni
per i droni,
per i droni,
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
le cui funzionalità sono
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
in fase di sviluppo
in tutti i centri di ricerca del mondo.
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
Ad esempio, prima che le consegne aeree
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
entrassero nella nostra
coscienza sociale,
coscienza sociale,
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
una flotta autonoma di macchine voltanti
ha costruito una torre alta sei metri
00:38
composed of 1,500 bricks
9
26240
1936
composta di 1.500 mattoni
di fronte ad una platea di persone
al FRAC Centre in Francia,
al FRAC Centre in Francia,
00:40
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
at the FRAC Centre in France,
10
28200
2936
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
e qualche anno fa
sono passati alle corde.
Una volta legati gli aeromobili,
00:45
By tethering flying machines,
12
33760
1416
possono raggiungere alte velocità
00:47
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
and accelerations in very tight spaces.
13
35200
3776
e accelerazione in spazi molto piccoli.
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
Possono costruire in modo autonomo
strutture tessili.
Sanno inoltre come trasportare carichi,
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
come reagire alla confusione
00:56
how to cope with disturbances,
16
44560
1456
00:58
and in general, how to interact
with the physical world.
with the physical world.
17
46040
3096
e, in generale, come interagire
con il mondo esterno.
con il mondo esterno.
Oggi voglio mostrarvi alcuni
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
nuovi progetti sui cui stiamo lavorando.
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
Il loro scopo è di spostare i limiti
nel campo del volo autonomo.
nel campo del volo autonomo.
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
Perché un sistema funzioni
autonomamente,
autonomamente,
01:09
Now, for a system to function
autonomously,
autonomously,
21
57040
2456
01:11
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
of its mobile objects in space.
22
59520
4456
deve conoscere grosso modo la posizione
dei suoi oggetti mobili nello spazio.
Nel nostro laboratorio all'ETH di Zurigo
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
usiamo spesso telecamere esterne
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
per localizzare oggetti,
che ci aiutano a focalizzare gli sforzi
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
sul rapido sviluppo
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
di attività altamente dinamiche.
Per le demo che vedremo oggi, tuttavia,
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
useremo un nuovo sistema di localizzazione
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
sviluppata dai Verity Studios,
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
un ramo del nostro laboratorio.
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
Non ci sono telecamere esterne.
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
Ogni aeromobile usa dei sensori
per determinare la propria posizione
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
e una computazione di bordo
per indicare quale azione compiere.
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
Gli unici comandi esterni
sono ad alto livello
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
come "decolla" e "atterra".
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
Questo è un cosiddetto posacoda.
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
Un velivolo che prova
a prendere due piccioni con una fava.
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
Come altri velivoli con ali fisse,
è efficiente nei voli orizzontali,
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
molto più degli elicotteri
e delle sue varianti.
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
A differenza di molti
velivoli con ali fisse,
è in grado di stazionare in aria,
02:24
it is capable of hovering,
40
132920
1496
02:26
which has huge advantages
for takeoff, landing
for takeoff, landing
41
134440
3136
cosa che porta vantaggi
nel decollo, nell'atterraggio
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
e nella versatilità in generale.
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
Purtroppo ogni cosa ha il suo prezzo.
Un limite dei posacoda
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
è che sono suscettibili
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
a turbolenze come le folate di vento.
Stiamo sviluppando algoritmi
02:38
We're developing new control
architectures and algorithms
architectures and algorithms
46
146560
2696
e nuove architetture di controllo
02:41
that address this limitation.
47
149280
1400
rivolte a questi limiti.
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
L'idea è che l'aeromobile recuperi
qualunque stato nel quale si trovi
02:52
no matter what state it finds itself in,
49
160840
2640
03:03
and through practice,
improve its performance over time.
improve its performance over time.
50
171400
2920
e attraverso la pratica,
migliorare le sue prestazioni nel tempo.
03:15
(Applause)
51
183600
4400
(Applausi)
03:22
OK.
52
190000
1200
Ok.
03:33
When doing research,
53
201480
1216
Nel fare ricerca,
spesso ci interroghiamo su
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
fondamentali problemi astratti
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
che puntano al nòcciolo della questione.
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
Ad esempio, uno di questi potrebbe essere,
qual è il numero minimo
di elementi mobili
di elementi mobili
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
necessari al volo controllato?
03:47
Now, there are practical reasons
58
215520
1576
Ci sono ragioni pratiche
per voler sapere
la risposta a questa domanda.
la risposta a questa domanda.
03:49
why you may want to know
the answer to such a question.
the answer to such a question.
59
217120
2616
Gli elicotteri, per esempio,
03:51
Helicopters, for example,
60
219760
1256
sono amorevolmente noti come
macchine con migliaia di parti mobili
macchine con migliaia di parti mobili
03:53
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
as machines with a thousand moving parts
61
221040
3856
tutte cospirando per causarti danni fisici.
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
Venne fuori che decenni fa,
i piloti esperti erano capaci di guidare
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
velivoli con controllo remoto
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
che avevano solo due elementi mobili:
un'elica e il timone della coda.
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
Di recente abbiamo scoperto
che può essere fatto con solo.
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
Questo è un monorotore,
l'aeromobile remoto dalla meccanica
più semplice del mondo,
più semplice del mondo,
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
è stato ideato pochi mesi fa.
È dotato di una sola parte mobile, l'elica
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
Non ha alette, né cerniere, né alettoni,
né altri attuatori
né altri attuatori
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
o altre superfici di controllo,
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
giusto una semplice elica.
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
Sebbene sia meccanicamente semplice,
lavorano un sacco di cose
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
nel suo piccolo cervello elettronico
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
che lo fanno volare in modo stabile
e di muoversi come vuole nello spazio.
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
Ad ogni modo, non ha ancora
04:41
the sophisticated algorithms
of the tail-sitter,
of the tail-sitter,
79
269640
2336
i sofisticati algoritmi
del posacoda,
del posacoda,
il che significa che
per farlo volare,
per farlo volare,
04:44
which means that in order
to get it to fly,
to get it to fly,
80
272000
2000
04:46
I have to throw it just right.
81
274024
1720
lo devo lanciare nel modo giusto.
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
E poiché la probabilità che io
lo lanci in modo perfetto è molto bassa,
lo lanci in modo perfetto è molto bassa,
dato che mi tutti mi guardate,
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
ciò che farò invece
è mostrarvi un video
è mostrarvi un video
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
che abbiamo girato ieri sera.
(Risate)
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
05:10
(Applause)
87
298320
3320
(Applausi)
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
Se il monorotore
è un invito alla frugalità,
05:26
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
with its eight propellers,
89
314840
3456
questo velivolo, l'omnicottero,
con le sue otto eliche,
05:30
is an exercise in excess.
90
318320
2080
è un invito all'eccesso.
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
Che ne facciamo di tutto questo surplus?
Una cosa da notare
05:35
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
is that it is highly symmetric.
92
323080
2381
è che è estremamente simmetrico.
05:37
As a result, it is ambivalent
to orientation.
to orientation.
93
325920
2856
Ne risulta che può orientarsi
in modo ambivalente.
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
Questo gli dà una straordinaria abilità.
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
Può muoversi ovunque voglia
indipendentemente da dove stia andando
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
o di come stia ruotando.
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
05:51
It has its own complexities,
98
339040
1376
Ha le sue complessità,
dovendo far fronte ai flussi
05:52
mainly having to do
with the interacting flows
with the interacting flows
99
340440
2656
che interagiscono
dalle sue otto eliche.
dalle sue otto eliche.
05:55
from its eight propellers.
100
343120
1240
Alcuni possono essere modulati,
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
mentre il resto può essere appreso in volo
Diamo un'occhiata.
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
06:44
(Applause)
103
392760
3760
(Applausi)
06:52
If flying machines are going
to enter part of our daily lives,
to enter part of our daily lives,
104
400720
2905
Se gli aeromobili entreranno
nella nostra vita quotidiana,
dovranno divenire
06:55
they will need to become
extremely safe and reliable.
extremely safe and reliable.
105
403649
2477
estremamente sicuri ed affidabili.
06:58
This machine over here
106
406760
1376
Questa macchina qui è formata in realtà
da due macchine diverse.
da due macchine diverse.
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
07:03
This one wants to spin clockwise.
108
411320
1736
Questo gira in senso orario.
Quest'altro lo fa
in senso anti orario.
in senso anti orario.
07:05
This other one wants
to spin counterclockwise.
to spin counterclockwise.
109
413080
2496
07:07
When you put them together,
110
415600
1336
Quando si uniscono,
si comportano come
un quadricottero ad alte prestazioni.
un quadricottero ad alte prestazioni.
07:08
they behave like one
high-performance quadrocopter.
high-performance quadrocopter.
111
416960
2600
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
Se qualcosa va storto --
un motore si rompe, un'elica si ferma,
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
l'elettronica o le batterie vengono meno--
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
la macchina continua a volare,
anche se in modo meno elegante.
Ora ve lo dimostrerò
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
andando a disattivare una delle sue parti.
07:56
(Applause)
116
464240
3160
(Applausi)
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
Quest'ultima dimostrazione
08:04
is an exploration of synthetic swarms.
118
472680
2440
è una ricerca sugli sciami sintetici.
08:07
The large number of autonomous,
coordinated entities
coordinated entities
119
475560
2976
Un gran numero di entità
autonome e coordinate,
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
offrono una nuova gamma
di espressioni estetiche.
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
Abbiamo preso dei micro quadricotteri
disponibili in commercio,
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
ciascuno pesava meno
di una fetta di pane,
e li abbiamo dotati
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
dei nostri sistemi di localizzazione
08:21
and custom algorithms.
124
489280
1576
algoritmi personalizzati.
08:22
Because each unit
knows where it is in space
knows where it is in space
125
490880
2096
Poiché ogni unità
sa dove si trova nello spazio
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
e si autoregola,
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
non c'è davvero limite al loro numero.
08:55
(Applause)
128
523840
3440
(Applausi)
09:19
(Applause)
129
547360
4480
(Applausi)
10:18
(Applause)
130
606040
3640
(Applausi)
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
Spero che queste dimostrazioni
vi spingeranno ad inventare
10:39
new revolutionary roles
for flying machines.
for flying machines.
132
627080
2400
nuovi rivoluzionari ruoli
per le macchine volanti.
10:42
That ultrasafe one over there for example
133
630560
2096
Quell'Ultra-safe laggiù, per esempio,
nutre il sogno di divenire
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
un paralume volante a Broadway.
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
(Risate)
10:49
The reality is that it is
difficult to predict
difficult to predict
136
637800
2176
La realtà è che è
difficile prevedere
difficile prevedere
l'impatto di questa nascente tecnologia.
10:52
the impact of nascent technology.
137
640000
1640
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
E per gente come noi, il vero premio
è il percorso e l'atto di creazione.
È un continuo ricordarci
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
quanto sia meraviglioso e magico
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
l'universo nel quale viviamo,
che permette a creature creative e argute
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
di scolpirlo in modi tanto spettacolari.
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
Che questa tecnologia
abbia un enorme potenziale
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
commerciale ed economico
è solo la punta dell'iceberg.
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
Grazie.
11:16
Thank you.
146
664480
1216
(Applausi)
11:17
(Applause)
147
665720
3240
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