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TED2016

Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future

ラファエロ・ダンドリーア: 魅惑的な未来の飛行ロボットを披露

February 15, 2016

「ドローン」と聞いて何を思いますか? 恐らく「便利なもの」か「恐ろしいもの」のどちらかでしょう。でもドローンが美的価値を持ち得ると思いますか? 飛行ロボットを開発している自律システムの専門家ラファエロ・ダンドリーアの最新のプロジェクトでは、制御不能状態からの復帰やホバリングができる全翼機や、方向が存在しないような8枚のプロペラがある飛行体から、協調する小型クアッドコプターの群れまで、自律飛行の新境地を開拓しています。TEDのステージの上を、まるで蛍が舞うかのように、飛行ロボットの編隊が美しく旋回する様子は見る者を魅了します。さあ、心の準備はできていますか?

Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
What started as a platform for hobbyists
元は趣味の道具だったものが
00:12
is poised to become
a multibillion-dollar industry.
数十億ドル規模の産業に
なろうとしています
00:14
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
調査 環境モニタリング
写真 映画 報道
00:17
these are some of the potential
applications for commercial drones,
これは商用ドローンの
応用例ですが
00:21
and their enablers
are the capabilities being developed
世界中の研究施設で
開発されている能力が
00:24
at research facilities around the world.
それを可能にしています
00:27
For example, before aerial
package delivery
例えばドローン宅配便が
00:29
entered our social consciousness,
一般の関心を引く
ようになる以前に
00:32
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
フランスのFRACセンターでは
00:34
composed of 1,500 bricks
聴衆の目の前で
自律飛行ロボットが
00:38
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
1500個のレンガで
6メートルの塔を建てています
00:40
and several years ago,
they started to fly with ropes.
数年前には
ロープを持って飛び始め
00:42
By tethering flying machines,
繋がれた飛行ロボットが
00:45
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
ごく狭い空間で 高速飛行や
加速を行えるようになり
00:47
They can also autonomously build
tensile structures.
伸縮性の構造物も
自律的に作れます
00:50
Skills learned include how to carry loads,
ドローンが身に付けてきた技術には
荷物運搬
00:53
how to cope with disturbances,
制御喪失状態への対応や
00:56
and in general, how to interact
with the physical world.
一般に外界と相互作用する
方法があります
00:57
Today we want to show you some
new projects that we've been working on.
今日は 現在手がけている
新プロジェクトを紹介します
01:00
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
自律飛行で
可能なことの限界を
01:04
with autonomous flight.
押し広げよう
というのが狙いです
01:07
Now, for a system to function
autonomously,
システムが自律的に
働くためには
01:08
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
各移動体の空間的位置を
集合的に把握する必要があります
01:11
Back at our lab at ETH Zurich,
チューリッヒ工科大学の
我々の研究室では
01:15
we often use external cameras
to locate objects,
物体の位置把握を
外部カメラですることで
01:17
which then allows us to focus our efforts
高度にダイナミックな作業を
01:20
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
短期開発することに
集中できました
01:22
For the demos you will see today, however,
今日ご覧いただく実演では
01:25
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
我々の研究室からスピンオフした
ベリティー・スタジオが開発した
01:27
a spin-off from our lab.
新しい測位技術を
使います
01:30
There are no external cameras.
外部カメラはなく
01:32
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
各飛行体に 空間における
自分の位置を把握するセンサーと
01:33
and onboard computation
to determine what its actions should be.
取るべき行動を決定する
コンピューターを搭載しています
01:39
The only external commands
are high-level ones
外から与える指示は
01:43
such as "take off" and "land."
「離陸せよ」「着陸せよ」といった
高水準のものだけです
01:45
This is a so-called tail-sitter.
これは「テイルシッター」と
呼ばれるもので
02:10
It's an aircraft that tries
to have its cake and eat it.
2つの相反する要求を
実現します
02:12
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
他の固定翼機と同様に
02:15
much more so than helicopters
and variations thereof.
ヘリコプター型のものと比べ
効率よく水平飛行できます
02:19
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
しかし固定翼機の多くとは違って
02:22
it is capable of hovering,
ホバリングが可能です
02:24
which has huge advantages
for takeoff, landing
これにより離着陸が容易で
02:26
and general versatility.
多様な使い方ができます
02:29
There is no free lunch, unfortunately.
しかし利点がただで
手に入るわけではなく
02:31
One of the limitations with tail-sitters
テイルシッターの
欠点の1つは
02:33
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
突風のような
大気の乱れに弱いことです
02:35
We're developing new control
architectures and algorithms
その点を補うための
新たな制御機構と
02:38
that address this limitation.
アルゴリズムを
開発しています
02:41
The idea is for the aircraft to recover
基本的な方針は
02:50
no matter what state it finds itself in,
どのような状態からでも
制御を回復できるようにすること
02:52
and through practice,
improve its performance over time.
また 経験から性能を改善できる
ようにするということです
03:03
(Applause)
(拍手)
03:15
OK.
よし
03:21
When doing research,
研究においては
03:33
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
私たちはよく
問題の核心を突くような
03:34
that try to get at the heart of a matter.
根本的で抽象的なことを
自問します
03:37
For example, one such question would be,
例えば こんな質問です
03:41
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
飛行制御には可動部分が
最低いくつ必要か?
03:43
Now, there are practical reasons
この答えを
知りたいと思う
03:47
why you may want to know
the answer to such a question.
実用的な理由があります
03:48
Helicopters, for example,
例えばヘリコプターは
03:51
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
何千もの可動部分が
ひしめいていて
03:52
all conspiring to do you bodily harm.
人を傷つけようとする機械として
お馴染みです
03:56
It turns out that decades ago,
何十年か前に
04:00
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
熟練パイロットが
遠隔操作に成功した飛行機には
04:02
that had only two moving parts:
可動部分がたった2つ
04:05
a propeller and a tail rudder.
プロペラと方向舵
しかありませんでした
04:07
We recently discovered
that it could be done with just one.
最近 我々は可動部分を
1つにできることを発見しました
04:09
This is the monospinner,
これは「モノスピナー」で
04:13
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
構造的に最もシンプルな
制御飛行可能な機体です
04:14
invented just a few months ago.
ほんの数か月前に
開発しました
04:17
It has only one moving part, a propeller.
可動部分はたった1つ
プロペラだけです
04:19
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
フラップも 蝶番も
補助翼もなく
04:22
no other actuators,
no other control surfaces,
作動装置も 操縦翼面も
一切ありません
04:26
just a simple propeller.
プロペラが1枚だけです
04:29
Even though it's mechanically simple,
機械的にはシンプルでも
04:31
there's a lot going on
in its little electronic brain
安定した姿勢で
自由に飛べるようにするために
04:33
to allow it to fly in a stable fashion
and to move anywhere it wants in space.
中の電子頭脳では
複雑なことをしています
04:35
Even so, it doesn't yet have
それでもまだ
テイルシッターの
04:39
the sophisticated algorithms
of the tail-sitter,
精巧なアルゴリズムには
及ばず
04:41
which means that in order
to get it to fly,
これを飛ばすためには
04:43
I have to throw it just right.
上手く投げ上げてやる
必要があります
04:45
And because the probability
of me throwing it just right is very low,
皆さんが注目する中で
私に上手く投げられる確率は
04:48
given everybody watching me,
ごく低いので
04:52
what we're going to do instead
それはやめておき
04:54
is show you a video
that we shot last night.
昨晩撮影したビデオを
ご覧いただきましょう
04:56
(Laughter)
(笑)
04:58
(Applause)
(拍手)
05:10
If the monospinner
is an exercise in frugality,
モノスピナーが
質素を追求する試みだとすると
05:22
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
このプロペラが8枚ある
オムニコプターは
05:26
is an exercise in excess.
過剰を追求する試みです
05:30
What can you do with all this surplus?
この過剰分で何ができるか?
05:32
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
注目すべきは
その高い対称性です
05:34
As a result, it is ambivalent
to orientation.
結果として
方向性が曖昧になり
05:37
This gives it an extraordinary capability.
驚くべき能力が
もたらされました
05:40
It can move anywhere it wants in space
空間を自由に飛び回れ
05:43
irrespective of where it is facing
どっちを向いていようと
05:45
and even of how it is rotating.
どう回転していようと
お構いなしです
05:48
It has its own complexities,
これには固有の
複雑さがあり
05:50
mainly having to do
with the interacting flows
それは主に
8枚のプロペラによる
05:52
from its eight propellers.
気流の干渉のためです
05:54
Some of this can be modeled,
while the rest can be learned on the fly.
ある部分はモデル化できますが
残りは経験から学ばせる必要があります
05:56
Let's take a look.
ご覧ください
06:00
(Applause)
(拍手)
06:44
If flying machines are going
to enter part of our daily lives,
飛行ロボットが
日常生活の一部になるためには
06:52
they will need to become
extremely safe and reliable.
極めて高い安全性と信頼性が
必要とされます
06:55
This machine over here
あそこにあるのは
06:58
is actually two separate
two-propeller flying machines.
プロペラ2枚の機体
2台でできています
06:59
This one wants to spin clockwise.
こっちは時計回りに回転し
07:03
This other one wants
to spin counterclockwise.
もう一方は
反時計回りに回転します
07:04
When you put them together,
一緒にすると
07:07
they behave like one
high-performance quadrocopter.
1機の高性能クワッドコプターとして
振る舞います
07:08
If anything goes wrong, however --
もし モーターや プロペラや
電気系統や バッテリーパックに
07:23
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
問題が生じても
07:25
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
性能を下げつつ
飛行を続けることができます
07:29
We're going to demonstrate this to you now
by disabling one of its halves.
実際に1機の動作を
止めてみましょう
07:32
(Applause)
(拍手)
07:56
This last demonstration
最後にご覧いただくのは
08:03
is an exploration of synthetic swarms.
人工的な群れを作る試みです
08:04
The large number of autonomous,
coordinated entities
多数の協調する
自律的な機体が
08:07
offers a new palette
for aesthetic expression.
美的表現のための
新しいパレットとなります
08:10
We've taken commercially available
micro quadcopters,
市販の小型クワッドコプターを
使っていて
08:13
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
食パン1枚より
軽くできています
08:16
and outfitted them
with our localization technology
それに私たちの測位技術と
08:18
and custom algorithms.
専用アルゴリズムを
付けました
08:21
Because each unit
knows where it is in space
各々が自分の位置を認識して
08:22
and is self-controlled,
自律制御しているので
08:24
there is really no limit to their number.
機体数には制限が
まったくありません
08:26
(Applause)
(拍手)
08:55
(Applause)
(拍手)
09:19
(Applause)
(拍手)
10:17
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
今日の実演が 多くの人に
飛行ロボットのための
10:35
new revolutionary roles
for flying machines.
革命的役割を思い描く
刺激になればと思います
10:38
That ultrasafe one over there for example
例えば あの極めて安全な
飛行ロボットには
10:42
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
ブロードウェイを舞う
空飛ぶランプシェードになる夢があります
10:44
(Laughter)
(笑)
10:47
The reality is that it is
difficult to predict
実際のところ
生まれたばかりの技術の
10:49
the impact of nascent technology.
影響を予測するのは困難です
10:51
And for folks like us, the real reward
is the journey and the act of creation.
私たちのような者にとって何よりの報酬は
創作の行為と過程そのものにあります
10:53
It's a continual reminder
いつも感じるのは
10:58
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
我々の住む宇宙は 実に素晴らしく
驚きに満ちていて
11:00
that it allows creative, clever creatures
創造性に富んだ
賢い生き物には
11:03
to sculpt it in such spectacular ways.
このように壮観なやり方で
世界を作り替えていけるということです
11:06
The fact that this technology
この技術に商業的・経済的に
11:09
has such huge commercial
and economic potential
大きな可能性があるというのは
11:11
is just icing on the cake.
おまけのようなものです
11:14
Thank you.
ありがとうございました
11:16
(Applause)
(拍手)
11:17
Translator:Yuko Masubuchi
Reviewer:Yasushi Aoki

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Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello 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.

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Data provided by TED.

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