TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
Raffaello D'Andrea: Maak kennis met de fantastische vliegmachines van de toekomst
Filmed:
Readability: 5
8,053,974 views
Als je het woord 'drone' hoort, denk je waarschijnlijk aan iets zeer nuttigs of iets zeer engs. Maar kunnen ze ook esthetische waarde hebben? Expert op het gebied van autonome systemen, Raffaello D'Andrea, ontwikkelt vliegmachines. Zijn laatste project verlegt de grenzen van autonoom vliegen - van een vliegende vleugel die kan stilstaan in de lucht en zich kan herstellen bij pech, tot een machine met acht propellers die zich tegenstrijdig oriënteert... tot een zwerm kleine samenwerkende micro-quadcopters. Bereid je voor om betoverd te worden door een wervelende rij vliegmachines die dansen als vuurvliegen boven het TED-podium.
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.
Wat startte als platform voor hobbyisten
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
staat op het punt om
een miljardenindustrie te worden.
een miljardenindustrie te worden.
Inspectie, milieucontrole,
fotografie, film en journalistiek:
fotografie, film en journalistiek:
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
het zijn mogelijke toepassingen
voor commerciële drones.
voor commerciële drones.
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
Ze worden mogelijk gemaakt
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
in onderzoekscentra over de hele wereld.
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
Voordat bezorgdiensten via de lucht
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
ons sociale bewustzijn binnenkwamen,
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
bouwde een zelfstandige vloot van machines
een toren van zes meter,
een toren van zes meter,
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
bestaande uit 1500 stenen
00:38
composed of 1,500 bricks
9
26240
1936
voor een live publiek
bij het FRAC Centrum in Frankrijk.
bij het FRAC Centrum in Frankrijk.
00:40
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
at the FRAC Centre in France,
10
28200
2936
Een paar jaar geleden gingen ze
met touw vliegen.
met touw vliegen.
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
Door ze samen te binden,
00:45
By tethering flying machines,
12
33760
1416
00:47
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
and accelerations in very tight spaces.
13
35200
3776
kunnen ze in kleine ruimtes
hoge snelheden en versnelling ontwikkelen.
hoge snelheden en versnelling ontwikkelen.
Ze kunnen ook zelfstandig
gespannen structuren bouwen.
gespannen structuren bouwen.
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
Ze hebben geleerd lading te tillen,
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
met turbulentie om te gaan.
00:56
how to cope with disturbances,
16
44560
1456
In het algemeen: hoe om te gaan
met de fysieke wereld.
met de fysieke wereld.
00:58
and in general, how to interact
with the physical world.
with the physical world.
17
46040
3096
We willen je vandaag
een paar van onze projecten laten zien.
een paar van onze projecten laten zien.
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
Hun doel is om de grens te verleggen
van wat mogelijk is
van wat mogelijk is
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
met zelfstandig vliegen.
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
Om een systeem
zelfstandig te laten vliegen,
zelfstandig te laten vliegen,
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
moet het collectief de positie weten
van zijn mobiele onderdelen in de lucht
van zijn mobiele onderdelen in de lucht
In ons lab bij ETH Zürich,
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
gebruiken we externe camera's
om voorwerpen te localiseren,
om voorwerpen te localiseren,
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
wat ons in staat stelt ons te richten
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
op de snelle ontwikkeling
van zeer dynamische taken.
van zeer dynamische taken.
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
Maar voor de demo's van vandaag
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
gebruiken we nieuwe localiseertechnologie
van Verity Studios,
van Verity Studios,
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
een spin-off van ons lab.
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
Zonder externe camera's.
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
Elke machine heeft sensors aan boord
om zijn locatie te bepalen,
om zijn locatie te bepalen,
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
en berekent zelf
welke actie moet plaatsvinden.
welke actie moet plaatsvinden.
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
Externe opdrachten
zijn er alleen op hoger niveau,
zijn er alleen op hoger niveau,
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
zoals 'opstijgen' en 'landen'.
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
Het is een 'tail-sitter'.
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
Een vliegmachine die probeert
twee vliegen in een klap te slaan.
twee vliegen in een klap te slaan.
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
Net als andere vliegtuigen
is het efficiënt in voorwaartse vlucht,
is het efficiënt in voorwaartse vlucht,
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
meer dan helicopters
en afgeleiden daarvan.
en afgeleiden daarvan.
In tegenstelling tot andere
met vaste vleugels,
met vaste vleugels,
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
kan het stilstaan in de lucht,
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
wat grote voordelen biedt
bij opstijgen en landen
bij opstijgen en landen
en voor zijn veelzijdigheid.
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
Er zijn helaas ook nadelen.
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
Een van de nadelen bij tail-sitters
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
is de gevoeligheid, zoals bij windstoten.
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
We ontwikkelen nieuwe besturingsalgoritmes
02:38
We're developing new control
architectures and algorithms
architectures and algorithms
46
146560
2696
om dat te verbeteren.
02:41
that address this limitation.
47
149280
1400
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
Het idee is dat de machine zich herstelt
ongeacht in welke positie hij is.
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
Door ervaring verbetert hij zichzelf.
03:15
(Applause)
51
183600
4400
(Applaus)
03:22
OK.
52
190000
1200
Bij research stellen we onszelf
abstracte basisvragen
abstracte basisvragen
03:33
When doing research,
53
201480
1216
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
die tot de kern van de zaak moeten leiden.
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
Zo'n vraag is bijvoorbeeld:
wat is het minimum aan bewegende delen
om beheerst te vliegen?
om beheerst te vliegen?
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
Er zijn praktische redenen
03:47
Now, there are practical reasons
58
215520
1576
waarom je hier een antwoord op zou willen.
03:49
why you may want to know
the answer to such a question.
the answer to such a question.
59
217120
2616
Helikopters bijvoorbeeld
03:51
Helicopters, for example,
60
219760
1256
03:53
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
as machines with a thousand moving parts
61
221040
3856
staan genoegzaam bekend als
machines met duizenden bewegende delen.
machines met duizenden bewegende delen.
die samenzweren om je kwaad te doen.
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
Het bleek dat decennia geleden
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
ervaren piloten
modelvliegtuigen konden besturen
modelvliegtuigen konden besturen
die maar twee bewegende delen hadden:
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
een propeller en een staartroer.
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
We ontdekten kortgeleden
dat het met één deel kon.
dat het met één deel kon.
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
Dit is de monospinner,
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
de mechanisch simpelste
bestuurbare vliegmachine,
bestuurbare vliegmachine,
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
pasgeleden uitgevonden.
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
Er beweegt maar één onderdeel:
een propeller.
een propeller.
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
Het heeft geen kleppen,
scharnieren, rolroeren,
scharnieren, rolroeren,
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
geen scharnieren of stuurvlakken,
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
alleen een simpele propeller.
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
Ondanks zijn mechanische eenvoud,
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
gaat er heel wat om
in zijn elektronische brein
in zijn elektronische brein
om het stabiel te laten vliegen
in de gewenste richting.
in de gewenste richting.
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
Toch heeft het niet de slimme algoritmes
van de tail-sitter.
van de tail-sitter.
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
04:41
the sophisticated algorithms
of the tail-sitter,
of the tail-sitter,
79
269640
2336
04:44
which means that in order
to get it to fly,
to get it to fly,
80
272000
2000
Om hem goed te laten vliegen
moet ik hem precies goed gooien.
04:46
I have to throw it just right.
81
274024
1720
En omdat de kans klein is
dat ik goed gooi,
dat ik goed gooi,
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
terwijl iedereen zit te kijken,
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
laat ik een filmpje zien
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
dat we gisteravond hebben opgenomen.
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
(Gelach)
05:10
(Applause)
87
298320
3320
(Applaus)
Als de monospinner
een oefening is in eenvoud,
een oefening is in eenvoud,
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
05:26
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
with its eight propellers,
89
314840
3456
is deze machine, de omnicopter,
met z'n acht propellers,
met z'n acht propellers,
een oefening in overvloed.
05:30
is an exercise in excess.
90
318320
2080
Wat kan je met die overvloed doen?
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
Let op de symmetrie.
05:35
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
is that it is highly symmetric.
92
323080
2381
Hij is tegenstrijdig in zijn oriëntatie.
05:37
As a result, it is ambivalent
to orientation.
to orientation.
93
325920
2856
Hij krijgt daardoor
een bijzondere eigenschap.
een bijzondere eigenschap.
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
Hij kan overal naartoe bewegen.
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
Het maakt niet uit
waar hij naartoe gericht is,
waar hij naartoe gericht is,
zelfs niet hoe hij roteert.
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
Natuurlijk is hij complex,
05:51
It has its own complexities,
98
339040
1376
05:52
mainly having to do
with the interacting flows
with the interacting flows
99
340440
2656
vooral door de interactieve stromen
van zijn acht propellers.
05:55
from its eight propellers.
100
343120
1240
Sommige dingen worden vooraf ingesteld;
de rest wordt tijdens de vlucht geleerd.
de rest wordt tijdens de vlucht geleerd.
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
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
Laten we eens kijken.
06:44
(Applause)
103
392760
3760
(Applaus)
06:52
If flying machines are going
to enter part of our daily lives,
to enter part of our daily lives,
104
400720
2905
Als vliegmachines deel gaan uitmaken
van ons dagelijks leven,
van ons dagelijks leven,
moeten ze extreem veilig
en betrouwbaar worden.
en betrouwbaar worden.
06:55
they will need to become
extremely safe and reliable.
extremely safe and reliable.
105
403649
2477
Deze machine is eigenlijk
06:58
This machine over here
106
406760
1376
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
twee gescheiden vliegmachines
met twee propellers.
met twee propellers.
07:03
This one wants to spin clockwise.
108
411320
1736
Deze wil met de klok mee draaien.
07:05
This other one wants
to spin counterclockwise.
to spin counterclockwise.
109
413080
2496
De andere wil tegen de klok in draaien.
Aan elkaar gedragen ze zich
als een eersteklas quadrocopter.
als een eersteklas quadrocopter.
07:07
When you put them together,
110
415600
1336
07:08
they behave like one
high-performance quadrocopter.
high-performance quadrocopter.
111
416960
2600
Maar als er iets misgaat --
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
uitval van een motor, propeller,
elektronica, of zelf de accu,
elektronica, of zelf de accu,
kan de machine nog steeds vliegen,
ondanks de handicap.
ondanks de handicap.
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
We demonstreren dat nu
door een helft uit te schakelen.
door een helft uit te schakelen.
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
07:56
(Applause)
116
464240
3160
(Applaus)
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
Deze laatste demonstratie
08:04
is an exploration of synthetic swarms.
118
472680
2440
is de verkenning
van een kunstmatige zwerm.
van een kunstmatige zwerm.
Het grote aantal
zelfstandig coördinerende eenheden
zelfstandig coördinerende eenheden
08:07
The large number of autonomous,
coordinated entities
coordinated entities
119
475560
2976
biedt een nieuw palet
om je esthetisch te uiten.
om je esthetisch te uiten.
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
We hebben commercieel verkrijgbare
micro-quadcopters genomen,
micro-quadcopters genomen,
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
elk nog lichter dan een boterham,
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
en rustten ze uit
met localiseertechnologie
met localiseertechnologie
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
en speciale algoritmes.
08:21
and custom algorithms.
124
489280
1576
Omdat elke unit weet
waar hij zich bevindt,
waar hij zich bevindt,
08:22
Because each unit
knows where it is in space
knows where it is in space
125
490880
2096
en zelfsturend is,
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
is er geen beperking in het aantal.
08:55
(Applause)
128
523840
3440
(Applaus)
09:19
(Applause)
129
547360
4480
(Applaus)
10:18
(Applause)
130
606040
3640
(Applaus)
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
Hopelijk zetten deze demonstraties je aan
nieuwe revolutionaire ideeën
voor vliegmachines te bedenken.
voor vliegmachines te bedenken.
10:39
new revolutionary roles
for flying machines.
for flying machines.
132
627080
2400
Deze zeer veilige bijvoorbeeld,
10:42
That ultrasafe one over there for example
133
630560
2096
zou een vliegende schemerlamp
kunnen worden op Broadway.
kunnen worden op Broadway.
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
(Gelach)
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
Maar het is moeilijk
de impact te voorspellen
de impact te voorspellen
10:49
The reality is that it is
difficult to predict
difficult to predict
136
637800
2176
10:52
the impact of nascent technology.
137
640000
1640
van deze technologie.
Voor mensen als wij is de beloning
de reis ernaartoe en het creëren.
de reis ernaartoe en het creëren.
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
Het herinnert ons er constant aan
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
hoe mooi en magisch
het universum is waarin we leven,
het universum is waarin we leven,
dat het creatieve, slimme wezens
in staat stelt
in staat stelt
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
om het op spectaculaire wijze te vormen.
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
Het feit dat deze technologie
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
zo'n enorme commerciële
en economische potentie heeft
en economische potentie heeft
is de kers op de taart.
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
Dank je wel.
11:16
Thank you.
146
664480
1216
(Applaus)
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