TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
Raffaello D'Andrea: Conheça as incríveis máquinas voadoras do futuro
Filmed:
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Quando você ouve a palavra "drone", provavelmente pensa em algo muito útil ou muito assustador. Mas será que eles podem ter valor estético? O especialista em sistemas autônomos Raffaello D'Andrea desenvolve máquinas voadoras, e seus últimos projetos estão superando os limites do voo autônomo: desde uma asa que consegue flutuar e recuperar-se de interferências até uma nave com oito propulsores que é ambivalente à orientação ... ou um enxame de minúsculos quadricópteros coordenados. Prepare-se para se deslumbrar com um conjunto de máquinas voadoras circulando como num sonho, enquanto elas dançam como vaga-lumes sobre o palco do 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
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O que começou como
uma plataforma para amadores
uma plataforma para amadores
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
está prestes a se tornar
uma indústria de vários bilhões.
uma indústria de vários bilhões.
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
Inspeção, monitoramento ambiental,
filme e fotografia e jornalismo:
filme e fotografia e jornalismo:
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
essas são algumas das potenciais
aplicações de drones comerciais,
aplicações de drones comerciais,
e seus aliados são as potencialidades
sendo desenvolvidas
sendo desenvolvidas
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
em centros de pesquisa pelo mundo.
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
Por exemplo, antes da entrega
de pacotes por via aérea
de pacotes por via aérea
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
entrar em nossa consciência social,
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
uma frota autônoma de máquinas voadoras
construiu uma torre de seis metros,
construiu uma torre de seis metros,
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
composta por 1,5 mil tijolos,
00:38
composed of 1,500 bricks
9
26240
1936
00:40
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
at the FRAC Centre in France,
10
28200
2936
na frente de uma plateia
em um FRAC Centre na França,
em um FRAC Centre na França,
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
e, há vários anos, eles começaram
a voar com cordas.
a voar com cordas.
Amarrando as máquinas voadoras,
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
elas alcançam altas velocidades
e acelerações em espaços apertados.
e acelerações em espaços apertados.
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
Também podem construir
estruturas tensionáveis autonomamente.
estruturas tensionáveis autonomamente.
Aprenderam como transportar cargas,
como lidar com interferências,
como lidar com interferências,
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
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, em geral, como interagir
com o mundo físico.
com o mundo físico.
Hoje, vamos mostrar alguns projetos
nos quais estamos trabalhando.
nos quais estamos trabalhando.
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
O objetivo é expandir os limites
do que pode ser feito
do que pode ser feito
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
com voo autônomo.
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
Para que um sistema
funcione autonomamente,
funcione autonomamente,
01:09
Now, for a system to function
autonomously,
autonomously,
21
57040
2456
precisa conhecer a posição de todos
os seus objetos móveis no espaço.
os seus objetos móveis no espaço.
01:11
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
of its mobile objects in space.
22
59520
4456
Lá no nosso laboratório na ETH Zurich,
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
normalmente usamos câmeras
externas para localizar objetos,
externas para localizar objetos,
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
o que nos permite concentrar esforços
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
no ágil desenvolvimento
de tarefas altamente dinâmicas.
de tarefas altamente dinâmicas.
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
Para as demonstrações de hoje, porém,
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
usaremos uma nova tecnologia
de localização da Verity Studios,
de localização da Verity Studios,
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
uma subsidiária de nosso laboratório.
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
Não há câmeras externas.
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
Cada máquina usa sensores embutidos
para determinar sua posição no espaço
para determinar sua posição no espaço
e computação de bordo para determinar
quais devem ser suas ações.
quais devem ser suas ações.
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
Os únicos comandos externos
são os de alto nível
são os de alto nível
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
como "decolar" e "aterrissar".
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
Este é chamado de "tail-sitter".
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
É uma aeronave que tenta fazer de tudo.
Como outras aeronaves de asas fixas,
é eficiente no voo adiante,
é eficiente no voo adiante,
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
muito mais do que helicópteros
e suas variações.
e suas variações.
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
Porém, diferente de outras
aeronaves de asas fixas
aeronaves de asas fixas
02:24
it is capable of hovering,
40
132920
1496
é capaz de ficar suspenso,
o que traz enormes vantagens
o que traz enormes vantagens
02:26
which has huge advantages
for takeoff, landing
for takeoff, landing
41
134440
3136
para decolagem, aterrissagem
e versatilidade em geral.
e versatilidade em geral.
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
Infelizmente, nada vem de graça.
Uma das limitações com tail-sitters
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
é que são suscetíveis
a perturbações como ventos.
a perturbações como ventos.
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
Estamos desenvolvendo novas
arquiteturas de controle e algoritmos
arquiteturas de controle e algoritmos
02:38
We're developing new control
architectures and algorithms
architectures and algorithms
46
146560
2696
02:41
that address this limitation.
47
149280
1400
que abordam essa limitação.
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
A ideia é que a nave se recupere
02:52
no matter what state it finds itself in,
49
160840
2640
independente do estado em que se encontra,
03:03
and through practice,
improve its performance over time.
improve its performance over time.
50
171400
2920
e através da prática, melhore
seu desempenho com o tempo.
seu desempenho com o tempo.
03:15
(Applause)
51
183600
4400
(Aplausos)
03:22
OK.
52
190000
1200
Certo.
03:33
When doing research,
53
201480
1216
Quando fazemos pesquisa,
normalmente nos perguntamos
normalmente nos perguntamos
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
questões fundamentalmente abstratas
que tentam chegar ao centro do assunto.
que tentam chegar ao centro do assunto.
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
Por exemplo, uma pergunta do tipo:
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
qual é o número mínimo de partes móveis
necessárias para voo controlado?
necessárias para voo controlado?
Bem, há razões práticas para querer
saber a resposta dessa pergunta.
saber a resposta dessa pergunta.
03:47
Now, there are practical reasons
58
215520
1576
03:49
why you may want to know
the answer to such a question.
the answer to such a question.
59
217120
2616
Helicópteros, por exemplo,
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
são carinhosamente conhecidos
como máquinas das mil partes móveis,
como máquinas das mil partes móveis,
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
todas conspirando para causar dano físico.
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
Acontece que, há décadas,
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
pilotos habilidosos conseguiam
controlar naves remotamente
controlar naves remotamente
que só tinham duas partes móveis:
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
um propulsor e um leme de cauda.
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
Nós descobrimos recentemente
que é possível fazer somente com uma.
que é possível fazer somente com uma.
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
Esse é o "monospinner", a máquina voadora
mais simples de controlar do mundo,
mais simples de controlar do mundo,
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
inventada há poucos meses.
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
Só tem uma parte móvel, um propulsor.
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
Não tem flaps, articulações, ailerons,
outros atuadores, superfícies de controle,
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
somente um propulsor simples.
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
Apesar de ser mecanicamente simples,
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
seu pequeno cérebro
eletrônico faz muita coisa
eletrônico faz muita coisa
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
para permiti-lo voar de modo estável
e mover-se a qualquer lugar que queira.
e mover-se a qualquer lugar que queira.
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
Mesmo assim, ainda não tem os algoritmos
sofisticados do tail-sitter,
sofisticados do tail-sitter,
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
o que significa que, para fazê-lo voar,
tenho que arremessá-lo corretamente.
tenho que arremessá-lo corretamente.
04:46
I have to throw it just right.
81
274024
1720
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 como a probabilidade de eu arremessá-lo
corretamente é muito baixa,
corretamente é muito baixa,
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
já que estão todos assistindo,
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
vamos, na verdade, mostrar
um vídeo que gravamos ontem.
um vídeo que gravamos ontem.
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
(Risos)
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
(Aplausos)
05:10
(Applause)
87
298320
3320
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
Se o monospinner
é um exercício de frugalidade,
é um exercício de frugalidade,
essa máquina aqui, o omnicóptero,
com seus oito propulsores,
com seus oito propulsores,
05:26
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
with its eight propellers,
89
314840
3456
05:30
is an exercise in excess.
90
318320
2080
é um exercício de excesso.
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
O que pode fazer com todo o excedente?
Importante notar
que é altamente simétrico.
que é altamente simétrico.
05:35
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
is that it is highly symmetric.
92
323080
2381
05:37
As a result, it is ambivalent
to orientation.
to orientation.
93
325920
2856
Portanto é ambivalente à orientação.
Isso lhe confere uma
extraordinária capacidade.
extraordinária capacidade.
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
Pode ir a qualquer lugar
que queira no espaço
que queira no espaço
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
independente do lado que está virado
e até mesmo de como está girando.
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
Tem suas próprias complexidades,
principalmente no que diz respeito
principalmente no que diz respeito
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
com os fluxos interativos
de seus oito propulsores.
de seus oito propulsores.
05:55
from its eight propellers.
100
343120
1240
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
Alguns deles podem ser modelados,
e outros podem ser aprendidos na hora.
e outros podem ser aprendidos na hora.
Vejamos.
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
06:44
(Applause)
103
392760
3760
(Aplausos)
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 as máquinas voadoras
vão fazer parte de nossa rotina,
vão fazer parte de nossa rotina,
elas precisam ser extremamente
seguras e confiáveis.
seguras e confiáveis.
06:55
they will need to become
extremely safe and reliable.
extremely safe and reliable.
105
403649
2477
06:58
This machine over here
106
406760
1376
Esta máquina aqui
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
é, na verdade, duas máquinas
de dois propulsores cada.
de dois propulsores cada.
Esta quer girar no sentido horário.
07:03
This one wants to spin clockwise.
108
411320
1736
07:05
This other one wants
to spin counterclockwise.
to spin counterclockwise.
109
413080
2496
Esta outra quer girar
no sentido anti-horário.
no sentido anti-horário.
Quando as juntamos, funcionam como
um quadricóptero de alto desempenho.
um quadricóptero de alto desempenho.
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
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
Porém, se algo der errado;
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
um motor falhar, um propulsor falhar,
eletrônica, mesmo um conjunto de baterias;
eletrônica, mesmo um conjunto de baterias;
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
a máquina ainda consegue voar,
mesmo que de modo limitado.
mesmo que de modo limitado.
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
Vamos demonstrar agora
desabilitando uma de suas metades.
desabilitando uma de suas metades.
07:56
(Applause)
116
464240
3160
(Aplausos)
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
Essa última demonstração
é uma exploração de enxames sintéticos.
é uma exploração de enxames sintéticos.
08:04
is an exploration of synthetic swarms.
118
472680
2440
08:07
The large number of autonomous,
coordinated entities
coordinated entities
119
475560
2976
O grande número de entidades
autônomas coordenadas
autônomas coordenadas
oferece uma nova gama
de expressões estéticas.
de expressões estéticas.
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
Pegamos microquadricópteros
disponíveis comercialmente,
disponíveis comercialmente,
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
cada um pesando menos
que uma fatia de pão, aliás,
que uma fatia de pão, aliás,
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
e os equipamos com nossa
tecnologia de localização
tecnologia de localização
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
e algoritmos customizados.
08:21
and custom algorithms.
124
489280
1576
08:22
Because each unit
knows where it is in space
knows where it is in space
125
490880
2096
Como cada unidade sabe onde está no espaço
e é autocontrolada,
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
não há qualquer limite para a quantidade.
(Aplausos)
08:55
(Applause)
128
523840
3440
09:19
(Applause)
129
547360
4480
(Aplausos)
10:18
(Applause)
130
606040
3640
(Aplausos)
(Vivas)
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
Espero que essas demonstrações
tenham motivado vocês a sonhar
tenham motivado vocês a sonhar
com novos papéis revolucionários
para máquinas voadoras.
para máquinas voadoras.
10:39
new revolutionary roles
for flying machines.
for flying machines.
132
627080
2400
10:42
That ultrasafe one over there for example
133
630560
2096
Aquela ali ultrassegura, por exemplo,
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
aspira ser um abajur voador na Broadway.
(Risos)
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
A realidade é que é difícil prever
o impacto da tecnologia emergente.
o impacto da tecnologia emergente.
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
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, para pessoas como nós,
a verdadeira recompensa
é a jornada e o ato da criação.
é a jornada e o ato da criação.
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
É um lembrete constante
de como o universo em que vivemos
é tão maravilhoso e mágico,
é tão maravilhoso e mágico,
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
que ele permite que criaturas
criativas e espertas
criativas e espertas
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
o moldem de maneiras espetaculares.
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
O fato de que essa tecnologia
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
tem tanto potencial comercial e econômico
é só a cereja do bolo.
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
11:16
Thank you.
146
664480
1216
Obrigado
11:17
(Applause)
147
665720
3240
(Aplausos)
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