TEDGlobal 2013
Raffaello D'Andrea: The astounding athletic power of quadcopters
ราฟาอิลโย ดิแอนเดรีย (Raffaello D'Andrea): พลังความปราดเปรียวอย่างนักกีฬาอันน่าทึ่งของคอปเตอร์สี่ใบพัด
Filmed:
Readability: 4.7
12,409,728 views
ในห้องวิจัยหุ่นยนต์ที่ TEDGlobal ราฟาอิลโย ดิแอนเดรีย สาธิตการทำงานของเหล่าคอปเตอร์สี่ใบพัดของเขา หุ่นยนต์ที่คิดได้เหมือนนักกีฬา แก้ปัญหาทางฟิสิกส์ด้วยอัลกอริทึมที่ช่วยให้มันเรียนรู้ ในหลากหลายการสาธิตสุดเจ๋ง ดิแอนเดรียแสดงให้เห็นถึงหุ่นยนต์ที่สามารถเล่นโยนรับบอล เลี้ยงแท่งไม้ และตัดสินใจร่วมกันได้ และระวังตัวไว้ให้ดี เมื่อคุณชมการสาธิตเหล่าหุ่นยนต์ที่ควบคุมด้วยเครื่องคินเนคท์ แล้วคุณจะร้องว่า "ฉันอยากได้แบบนี้มั่ง"
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.
00:23
So what does it mean for a machine to be athletic?
0
11307
3184
เครื่องจักรที่ปราดเปรียวเหมือนนักกีฬา
หมายความว่าอย่างไร?
หมายความว่าอย่างไร?
00:26
We will demonstrate the concept of machine athleticism
1
14491
3417
วันนี้เราจะแสดงให้เห็นถึง
ความปราดเปรียวของเครื่องจักร
ความปราดเปรียวของเครื่องจักร
00:29
and the research to achieve it
2
17908
1720
และงานวิจัยที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จนี้
00:31
with the help of these flying machines called quadrocopters,
3
19628
2511
โดยใช้เครื่องบินเหล่านี้ที่เรียกว่า
คอปเตอร์สี่ใบพัด (quadcopter)
คอปเตอร์สี่ใบพัด (quadcopter)
00:34
or quads, for short.
4
22139
1887
หรือเรียกสั้นๆ ว่าควอด
00:38
Quads have been around for a long time.
5
26034
2529
ควอดมีมานานแล้ว
00:40
The reason that they're so popular these days
6
28563
1599
แต่เหตุผลที่มันเป็นที่นิยมมากทุกวันนี้
00:42
is because they're mechanically simple.
7
30162
1965
ก็เพราะมันใช้กลไกง่ายๆ
00:44
By controlling the speeds of these four propellers,
8
32127
2108
ด้วยการควบคุมความเร็วใบพัดทั้งสี่นี้
00:46
these machines can roll, pitch, yaw,
9
34235
3048
เครื่องเหล่านี้สามารถ หมุน เชิด หัน
00:49
and accelerate along their common orientation.
10
37283
2825
และเร่งตามแนวแกนร่วมของมัน
00:52
On board are also a battery, a computer,
11
40108
3071
บนเครื่องยังมีแบตเตอรี คอมพิวเตอร์
00:55
various sensors and wireless radios.
12
43179
3954
เซนเซอร์ต่างๆ และวิทยุไร้สาย
00:59
Quads are extremely agile, but this agility comes at a cost.
13
47133
4629
ควอดจะคล่องแคล่วมาก แต่ความว่องไวนี้มีข้อเสีย
01:03
They are inherently unstable, and they need some form
14
51762
2992
มันมาพร้อมกับความไม่เสถียร และมันต้องการ
01:06
of automatic feedback control in order to be able to fly.
15
54754
3972
ข้อมูลป้อนกลับอัตโนมัติเพื่อให้สามารถบินได้
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
มันทำแบบเมื่อกี้ได้อย่างไร
01:19
Cameras on the ceiling and a laptop
17
67497
1818
ด้วยกล้องบนเพดาน และแล็บท็อป
01:21
serve as an indoor global positioning system.
18
69315
2576
ทำหน้าที่เป็นระบบระบุตำแหน่งภายใน
01:23
It's used to locate objects in the space
19
71891
2185
ใช้เพื่อระบุตำแหน่งวัตถุในอากาศ
01:26
that have these reflective markers on them.
20
74076
2527
ที่มีเครื่องหมายสะท้อนแสงเหล่านี้ติดอยู่
01:28
This data is then sent to another laptop
21
76603
2061
ข้อมูลนี้จะถูกส่งไปยังแล็บท็อปอีกเครื่องหนึ่ง
01:30
that is running estimation and control algorithms,
22
78664
2211
ที่มีอัลกอริทึม (algorithms - ขั้นตอนการคิดคำนวณ)
สำหรับประมาณการและควบคุม
สำหรับประมาณการและควบคุม
01:32
which in turn sends commands to the quad,
23
80875
1886
และส่งคำสั่งไปยังควอดอีกทอดหนึ่ง
01:34
which is also running estimation and control algorithms.
24
82761
3485
ซึ่งควอดพวกนี้ก็มีอัลกอริทึม
สำหรับประมาณการและควบคุมอยู่ในตัว
สำหรับประมาณการและควบคุมอยู่ในตัว
01:41
The bulk of our research is algorithms.
25
89620
2510
งานส่วนใหญ่ของการวิจัยของเรา
คือการสร้างอัลกอริทึม
คือการสร้างอัลกอริทึม
01:44
It's the magic that brings these machines to life.
26
92130
4161
มันคือเวทมนต์ที่เสกเครื่องจักรเหล่านี้ให้มีชีวิต
01:48
So how does one design the algorithms
27
96291
2043
ทีนี้เราออกแบบอัลกอริทึมอย่างไร
01:50
that create a machine athlete?
28
98334
2277
ที่จะทำเครื่องจักรให้เป็นดุจนักกีฬาได้?
01:52
We use something broadly called model-based design.
29
100611
2880
เราใช้สิ่งที่เรียกกว้างๆ ว่า การออกแบบ
โดยอ้างอิงแบบจำลอง (model-based design)
โดยอ้างอิงแบบจำลอง (model-based design)
01:55
We first capture the physics with a mathematical model
30
103491
3154
ขั้นแรก เราจำลองกฎทางฟิสิกส์ด้วย
แบบจำลองคณิตศาสตร์
แบบจำลองคณิตศาสตร์
01:58
of how the machines behave.
31
106645
2134
ที่ควบคุมพฤติกรรมของเครื่องจักร
02:00
We then use a branch of mathematics
32
108779
2297
เราใช้คณิตศาสตร์สาขาหนึ่งที่เรียกว่า
02:03
called control theory to analyze these models
33
111076
2831
ทฤษฎีควบคุม (control theory)
เพื่อวิเคราะห์แบบจำลองพวกนี้
เพื่อวิเคราะห์แบบจำลองพวกนี้
02:05
and also to synthesize algorithms for controlling them.
34
113907
3913
และเพื่อสร้างอัลกอริทึมสำหรับควบคุมพวกมัน
02:09
For example, that's how we can make the quad hover.
35
117820
3048
ตัวอย่างเช่น การทำให้ควอดลอยอยู่นิ่งๆ
02:12
We first captured the dynamics
36
120868
1408
ขั้นแรก เราต้องจำลองหลักพลศาสตร์
02:14
with a set of differential equations.
37
122276
1906
ด้วยชุดของสมการเชิงอนุพันธุ์
02:16
We then manipulate these equations with the help
38
124182
2349
จากนั้นเราจึงปรับเปลี่ยนสมการเหล่านี้
02:18
of control theory to create algorithms that stabilize the quad.
39
126531
4640
โดยใช้ทฤษฎีควบคุม
มาช่วยสร้างอัลกอริทึมเพื่อคุมควอดให้บินนิ่งๆ
มาช่วยสร้างอัลกอริทึมเพื่อคุมควอดให้บินนิ่งๆ
02:23
Let me demonstrate the strength of this approach.
40
131171
2946
ผมจะแสดงให้ดูถึงพลังของวิธีนี้
02:29
Suppose that we want this quad to not only hover
41
137198
2549
สมมติว่า เราต้องการให้เจ้าควอดนี่ไม่เพียงแค่ลอยนิ่งๆ
02:31
but to also balance this pole.
42
139747
2782
แต่ยังต้องเลี้ยงแท่งไม้นี้ด้วย
02:34
With a little bit of practice,
43
142529
1844
ถ้าได้ฝึกฝนนิดหน่อย
02:36
it's pretty straightforward for a human being to do this,
44
144373
2391
มนุษย์เราก็ทำอย่างนี้ได้ไม่ยาก
02:38
although we do have the advantage of having
45
146764
1755
แม้ว่าเราจะได้เปรียบ
02:40
two feet on the ground
46
148519
1328
ที่มีเท้าทั้งสองยืนบนพื้น
02:41
and the use of our very versatile hands.
47
149847
2957
และสามารถใช้มืออันคล่องแคล่วของเรา
02:44
It becomes a little bit more difficult
48
152804
2469
แต่มันจะเริ่มยากขึ้นเล็กน้อย
02:47
when I only have one foot on the ground
49
155273
2296
ถ้าผมยืนด้วยขาเพียงข้างเดียว
02:49
and when I don't use my hands.
50
157569
2799
และไม่ใช้มือ
02:52
Notice how this pole has a reflective marker on top,
51
160368
2951
ให้สังเกตนะครับว่า
ตรงปลายแท่งไม้นี้มีตัวสะท้อนแสงอยู่ด้านบน
ตรงปลายแท่งไม้นี้มีตัวสะท้อนแสงอยู่ด้านบน
02:55
which means that it can be located in the space.
52
163319
3894
ทำให้ควอดระบุตำแหน่งของแท่งไม้ในอากาศได้
03:04
(Applause)
53
172971
5976
(เสียงปรบมือ)
03:10
You can notice that this quad is making fine adjustments
54
178947
2826
คุณจะสังเกตเห็นได้ว่า
เจ้าควอดนี้ค่อยๆ ปรับตำแหน่ง
เจ้าควอดนี้ค่อยๆ ปรับตำแหน่ง
03:13
to keep the pole balanced.
55
181773
2195
เพื่อให้แท่งไม้สมดุล
03:15
How did we design the algorithms to do this?
56
183968
3059
เราออกแบบอัลกอริทึมให้ควอดทำอย่างนี้ได้อย่างไร
03:19
We added the mathematical model of the pole
57
187027
2105
เราได้เพิ่มแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของแท่งไม้
03:21
to that of the quad.
58
189132
1519
เข้าไปในแบบจำลองของควอด
03:22
Once we have a model of the combined quad-pole system,
59
190651
2954
เมื่อเรามีแบบจำลองระบบรวม
ของทั้งควอดและแท่งไม้แล้ว
ของทั้งควอดและแท่งไม้แล้ว
03:25
we can use control theory to create algorithms for controlling it.
60
193605
4933
เราสามารถใช้ทฤษฎีควบคุม
สร้างอัลกอริทึมเพื่อควบคุมมันได้
สร้างอัลกอริทึมเพื่อควบคุมมันได้
03:30
Here, you see that it's stable,
61
198538
1588
คุณจะเห็นว่ามันเสถียร
03:32
and even if I give it little nudges,
62
200126
2693
และแม้ว่าผมจะผลักมันเบาๆ
03:34
it goes back to the nice, balanced position.
63
202819
5403
มันก็จะกลับไปตำแหน่งสมดุลอีก
03:40
We can also augment the model to include
64
208222
1663
นอกจากนี้ เรายังเพิ่มเติมแบบจำลอง ให้รวมถึง
03:41
where we want the quad to be in space.
65
209885
2441
ตำแหน่งที่เราต้องการให้มันอยู่ในอากาศ
03:44
Using this pointer, made out of reflective markers,
66
212326
3069
โดยใช้แท่งไม้อันนี้ ซึ่งมีเครื่องหมายสะท้อนแสงเช่นกัน
03:47
I can point to where I want the quad to be in space
67
215395
2224
ผมสามารถชี้ไปยังตำแหน่งที่ผมอยากให้ควอดบินไป
03:49
a fixed distance away from me.
68
217619
3367
ซึ่งเป็นระยะห่างคงที่จากตัวผม
04:07
The key to these acrobatic maneuvers is algorithms,
69
235763
2902
หัวใจสำคัญของกายกรรมผาดโผนนี้คืออัลกอริทึม
04:10
designed with the help of mathematical models
70
238665
2426
ซึ่งออกแบบโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์
04:13
and control theory.
71
241091
1950
และทฤษฎีควบคุม
04:15
Let's tell the quad to come back here
72
243041
2214
เราลองสั่งให้ควอดบินกลับมานี่ก่อน
04:17
and let the pole drop,
73
245255
1819
แล้วปล่อยแท่งไม้ลง
04:19
and I will next demonstrate the importance
74
247074
1918
ถัดไป ผมจะแสดงให้เห็นความสำคัญ
04:20
of understanding physical models
75
248992
2119
ของการทำความเข้าใจแบบจำลองทางกายภาพ
04:23
and the workings of the physical world.
76
251111
4120
และการทำงานของโลกทางกายภาพ
04:37
Notice how the quad lost altitude
77
265462
1770
โปรดสังเกตว่าควอดเครื่องนี้ลอยต่ำลง
04:39
when I put this glass of water on it.
78
267232
2082
เมื่อผมเอาแก้วที่ใส่น้ำนี้วางบนตัวมัน
04:41
Unlike the balancing pole, I did not include
79
269314
2801
ไม่เหมือนการเลี้ยงไม้ เพราะว่าผมไม่ได้ใส่
04:44
the mathematical model of the glass in the system.
80
272115
2584
แบบจำลองคณิตศาสตร์ของแก้วน้ำนี้ในระบบ
04:46
In fact, the system doesn't even know that the glass of water is there.
81
274699
2919
และที่จริง ระบบไม่รู้เลยด้วยซ้ำว่ามีแก้วน้ำอยู่ตรงนั้น
04:49
Like before, I could use the pointer to tell the quad
82
277618
3292
และเหมือนเมื่อกี้นี้
ผมสามารถใช้แท่งไม้นี้ชี้บอกให้ควอด
ผมสามารถใช้แท่งไม้นี้ชี้บอกให้ควอด
04:52
where I want it to be in space.
83
280910
2589
เคลื่อนไปยังที่ที่ผมต้องการในอากาศ
04:55
(Applause)
84
283499
9597
(เสียงปรบมือ)
05:05
Okay, you should be asking yourself,
85
293096
2110
เอาล่ะ คุณคงจะถามตัวเอง
05:07
why doesn't the water fall out of the glass?
86
295206
2509
ว่าทำไมน้ำไม่หกออกจากแก้ว
05:09
Two facts: The first is that gravity acts
87
297715
3211
นั่นเป็นเพราะข้อเท็จจริงสองข้อ: ข้อแรกคือแรงโน้มถ่วง
05:12
on all objects in the same way.
88
300926
2125
มีแรงกระทำต่อวัตถุทั้งหลายเหมือนๆ กัน
05:15
The second is that the propellers are all pointing
89
303051
2464
ข้อสองคือ ใบพัดทุกใบล้วนชี้ไป
05:17
in the same direction of the glass, pointing up.
90
305515
3127
ในทิศทางเดียวกันกับแก้ว คือชี้ขึ้น
05:20
You put these two things together, the net result
91
308642
2377
คุณผนวกทั้งสองสิ่งเข้าด้วยกัน ผลก็คือ
05:23
is that all side forces on the glass are small
92
311019
2287
แรงกระทำด้านข้างที่มีต่อแก้วนั้นน้อยมาก
05:25
and are mainly dominated by aerodynamic effects,
93
313306
2785
และส่วนใหญ่ก็ถูกกำหนดด้วยแรง
ของอากาศพลศาสตร์
ของอากาศพลศาสตร์
05:28
which as these speeds are negligible.
94
316091
3841
ซึ่งที่ความเร็วนี้ ก็จะมีแรงน้อยมากจนแทบไม่รู้สึก
05:35
And that's why you don't need to model the glass.
95
323336
2071
คุณจึงไม่จำเป็นต้องเขียนอัลกอริทึม
แบบจำลองของแก้ว
แบบจำลองของแก้ว
05:37
It naturally doesn't spill no matter what the quad does.
96
325407
3848
ยังไงน้ำก็ไม่หกไม่ว่าควอดจะทำอะไร
05:50
(Applause)
97
338651
7051
(เสียงปรบมือ)
05:57
The lesson here is that some high-performance tasks
98
345702
4016
บทเรียนที่ได้ก็คือ งานที่มีประสิทธิภาพสูงบางอย่าง
06:01
are easier than others,
99
349718
1397
ทำง่ายกว่างานอื่นๆ
06:03
and that understanding the physics of the problem
100
351115
2296
และความเข้าใจหลักฟิสิกส์ของปัญหานั้นๆ
06:05
tells you which ones are easy and which ones are hard.
101
353411
2616
จะบอกคุณว่าปัญหาไหนง่าย และปัญหาไหนยาก
06:08
In this instance, carrying a glass of water is easy.
102
356027
2359
ในตัวอย่างนี้ การแบกแก้วน้ำถือว่าเป็นงานง่าย
06:10
Balancing a pole is hard.
103
358386
3785
การเลี้ยงแท่งไม้ถือว่ายาก
06:14
We've all heard stories of athletes
104
362171
1802
เราล้วนเคยได้ยินเรื่องราวของนักกีฬา
06:15
performing feats while physically injured.
105
363973
2493
ที่แสดงฝีมือได้เต็มที่ทั้งที่ร่างกายบาดเจ็บ
06:18
Can a machine also perform
106
366466
1519
แล้วเครื่องจักรจะสามารถทำเช่นเดียวกัน
06:19
with extreme physical damage?
107
367985
2651
หากเกิดความเสียหายรุนแรงทางกายภาพได้หรือไม่?
06:22
Conventional wisdom says that you need
108
370636
1726
ภูมิปัญญาแบบดั้งเดิมกล่าวว่า
06:24
at least four fixed motor propeller pairs in order to fly,
109
372362
3690
คุณต้องใช้ใบพัดอย่างน้อย 4 คู่เพื่อที่จะบินได้
06:28
because there are four degrees of freedom to control:
110
376052
2112
เนื่องจากมีสี่องศาอิสระในการควบคุม:
06:30
roll, pitch, yaw and acceleration.
111
378164
3028
ม้วน เงย หัน และเร่ง
06:33
Hexacopters and octocopters, with six and eight propellers,
112
381192
3245
เฮกซาคอปเตอร์ และ ออคโตคอปเตอร์
มีหกและแปดใบพัด
มีหกและแปดใบพัด
06:36
can provide redundancy,
113
384437
1483
ที่ทำงานซ้ำซ้อนหรือแทนกันได้
06:37
but quadrocopters are much more popular
114
385920
1989
แต่ควอดคอปเตอร์นั้นได้รับความนิยมกว่ามาก
06:39
because they have the minimum number
115
387909
1815
เพราะพวกมันมีจำนวนใบพัดน้อยที่สุด
06:41
of fixed motor propeller pairs: four.
116
389724
2476
นั่นคือใบพัดแบบมอเตอร์อยู่กับที่ 4 คู่
06:44
Or do they?
117
392200
1965
จริงหรือครับ?
07:01
If we analyze the mathematical model of this machine
118
409476
2600
ถ้าเราวิเคราะห์แบบจำลองทางคณิตศาสตร์
ของเครื่องจักรนี้
ของเครื่องจักรนี้
07:04
with only two working propellers,
119
412076
2176
ที่เหลือใบพัดที่ทำงานได้เพียงแค่ 2 คู่
07:06
we discover that there's an unconventional way to fly it.
120
414252
6756
เราค้นพบวิธีแปลกใหม่ที่จะทำให้มันบินได้
07:19
We relinquish control of yaw,
121
427980
1706
เราเสียการควบคุมการหันไป
07:21
but roll, pitch and acceleration can still be controlled
122
429686
3070
แต่ยังสามารถควบคุมการม้วน เชิด และเร่งได้อยู่
07:24
with algorithms that exploit this new configuration.
123
432756
5452
ด้วยอัลกอริทึมที่ใช้ประโยชน์จากรูปแบบใหม่นี้
07:33
Mathematical models tell us exactly when
124
441668
2432
แบบจำลองทางคณิตศาสตร์บอกเราว่า เมื่อไหร่
07:36
and why this is possible.
125
444100
2072
และเหตุใดนี่จึงเป็นไปได้
07:38
In this instance, this knowledge allows us to design
126
446172
2368
ในกรณีนี้ ความรู้นี้ทำให้เราออกแบบ
07:40
novel machine architectures
127
448540
2256
โครงสร้างเครื่องจักรใหม่
07:42
or to design clever algorithms that gracefully handle damage,
128
450796
4176
หรือออกแบบอัลกอริทึมที่ฉลาด
พร้อมจัดการกับความเสียหาย
พร้อมจัดการกับความเสียหาย
07:46
just like human athletes do,
129
454972
1724
เหมือนที่มนุษย์นักกีฬาทำได้
07:48
instead of building machines with redundancy.
130
456696
3823
แทนที่จะสร้างเครื่องจักร
ที่มีอุปกรณ์ซ้ำซ้อนเกินจำเป็น
ที่มีอุปกรณ์ซ้ำซ้อนเกินจำเป็น
07:52
We can't help but hold our breath when we watch
131
460519
2112
เราลุ้นจนต้องกลั้นหายใจทุกครั้ง
07:54
a diver somersaulting into the water,
132
462631
2437
เมื่อเราดูนักกระโดดน้ำตีลังกาลงน้ำ
07:57
or when a vaulter is twisting in the air,
133
465068
1790
หรือเมื่อนักกีฬายิมนาสติกกำลังบิดตัวกลางอากาศ
07:58
the ground fast approaching.
134
466858
1718
และกำลังเข้าใกล้พื้นอย่างรวดเร็ว
08:00
Will the diver be able to pull off a rip entry?
135
468576
2568
นักดำน้ำจะสามารถลงน้ำ
โดยน้ำไม่กระเซ็นได้หรือไม่
โดยน้ำไม่กระเซ็นได้หรือไม่
08:03
Will the vaulter stick the landing?
136
471144
2000
นักยิมนาสติกจะลงพื้นอย่างมั่นคงได้หรือเปล่า?
08:05
Suppose we want this quad here
137
473144
1668
สมมติว่า เราต้องการให้ควอดเครื่องนี้
08:06
to perform a triple flip and finish off
138
474812
2451
ตีลังกาสามตลบ และจบลง
08:09
at the exact same spot that it started.
139
477263
2269
ณ จุดเดียวกับที่มันเริ่มต้น
08:11
This maneuver is going to happen so quickly
140
479532
2347
การเคลื่อนไหวนี้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก
08:13
that we can't use position feedback to correct the motion during execution.
141
481879
3629
จนเราไม่สามารถใช้ข้อมูลป้อนกลับเกี่ยวกับตำแหน่ง
มาแก้ไขการเคลื่อนไหวระหว่างนั้นได้
มาแก้ไขการเคลื่อนไหวระหว่างนั้นได้
08:17
There simply isn't enough time.
142
485508
2274
มันมีเวลาไม่พอจริงๆ
08:19
Instead, what the quad can do is perform the maneuver blindly,
143
487782
3694
ดังนั้น สิ่งที่ควอดจะทำได้คือบินเหมือนคนตาบอด
08:23
observe how it finishes the maneuver,
144
491476
2232
สังเกตว่ามันเคลื่อนไหวอย่างไร
08:25
and then use that information to modify its behavior
145
493708
2424
แล้วใช้ข้อมูลนั้นเพื่อปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของมัน
08:28
so that the next flip is better.
146
496132
2289
เพื่อให้มันตีลังกาครั้งต่อไปได้ดีขึ้น
08:30
Similar to the diver and the vaulter,
147
498421
1812
คล้ายกับนักกระโดดน้ำและนักยิมนาสติกม้ากระโดด
08:32
it is only through repeated practice
148
500233
1919
ทำได้โดยการฝึกฝนซ้ำๆ กันเท่านั้น
08:34
that the maneuver can be learned and executed
149
502152
1925
จึงจะเรียนรู้และแสดงท่าทางการเคลื่อนไหว
08:36
to the highest standard.
150
504077
2133
ได้มาตรฐานสูงสุด
08:46
(Applause)
151
514412
4752
(เสียงปรบมือ)
08:51
Striking a moving ball is a necessary skill in many sports.
152
519164
3472
การตีลูกบอลที่ลอยอยู่กลางอากาศ
เป็นทักษะจำเป็นในกีฬาหลายๆ อย่าง
เป็นทักษะจำเป็นในกีฬาหลายๆ อย่าง
08:54
How do we make a machine do
153
522636
1795
เราจะทำให้เครื่องจักรทำสิ่งที่
08:56
what an athlete does seemingly without effort?
154
524431
3753
นักกีฬาทำได้ราวกับไม่ต้องใช้
ความพยายามเลย ได้อย่างไร?
ความพยายามเลย ได้อย่างไร?
09:15
(Applause)
155
543943
6599
(เสียงปรบมือ)
09:22
This quad has a racket strapped onto its head
156
550542
2650
ควอดตัวนี้มีไม้แร็กเกตผูกติดเข้ากับหัวของมัน
09:25
with a sweet spot roughly the size of an apple, so not too large.
157
553192
3487
มีจุดกลางหน้าไม้ประมาณขนาดของแอปเปิล
ดังนั้นมันไม่ได้ใหญ่มาก
ดังนั้นมันไม่ได้ใหญ่มาก
09:28
The following calculations are made every 20 milliseconds,
158
556679
3167
การคำนวณต่อไปนี้ กระทำทุกๆ 20 มิลลิวินาที
09:31
or 50 times per second.
159
559846
1756
หรือ 50 ครั้งต่อวินาที
09:33
We first figure out where the ball is going.
160
561602
2812
ขั้นแรก เราต้องคำนวณว่าลูกบอลจะไปทางไหน
09:36
We then next calculate how the quad should hit the ball
161
564414
2437
จากนั้น ก็คำนวณว่า ควอด จะตีลูกบอลอย่างไร
09:38
so that it flies to where it was thrown from.
162
566851
3099
เพื่อให้ลูกบอลลอยกลับไปยังตำแหน่งที่มันถูกโยนมา
09:41
Third, a trajectory is planned that carries the quad
163
569950
4456
ขั้นที่สาม เราคำนวณเส้นทางเพื่อนำพาควอด
09:46
from its current state to the impact point with the ball.
164
574406
3024
จากจุดปัจจุบันไปยังจุดที่จะกระทบกับลูก
09:49
Fourth, we only execute 20 milliseconds' worth of that strategy.
165
577430
3809
ขั้นที่สี่ เราดำเนินการตามกลยุทธ์ที่คำนวณมา
ภายในระยะเวลาเพียง 20 มิลลิวินาที
ภายในระยะเวลาเพียง 20 มิลลิวินาที
09:53
Twenty milliseconds later, the whole process is repeated
166
581239
2807
อีก 20 มิลลิวินาทีให้หลัง
กระบวนการทั้งหมดจะถูกทำซ้ำ
กระบวนการทั้งหมดจะถูกทำซ้ำ
09:56
until the quad strikes the ball.
167
584046
2243
จนกว่าควอดจะตีโดนลูก
10:07
(Applause)
168
595560
2646
(เสียงปรบมือ)
10:10
Machines can not only perform dynamic maneuvers on their own,
169
598206
3372
เหล่าจักรกลไม่เพียงเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็ว
และคล่องแคล่วแบบฉายเดี่ยว
และคล่องแคล่วแบบฉายเดี่ยว
10:13
they can do it collectively.
170
601578
1863
มันยังสามารถทำได้เป็นกลุ่มอีกด้วย
10:15
These three quads are cooperatively carrying a sky net.
171
603441
3587
ควอดสามตัวนี้ทำงานร่วมกันเพื่อหามตาข่าย
10:28
(Applause)
172
616574
5411
(เสียงปรบมือ)
10:33
They perform an extremely dynamic
173
621985
2197
พวกมันเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วมาก
10:36
and collective maneuver
174
624182
2168
และเคลื่อนที่ร่วมกันเป็นทีม
10:38
to launch the ball back to me.
175
626350
1692
เพื่อโยนบอลกลับมาให้ผม
10:40
Notice that, at full extension, these quads are vertical.
176
628042
3511
ขอให้สังเกตว่า ที่ระยะยืดออกสุด
ควอดเหล่านี้จะเอียงตัวอยู่ในแนวดิ่ง
ควอดเหล่านี้จะเอียงตัวอยู่ในแนวดิ่ง
10:48
(Applause)
177
636486
1772
(เสียงปรบมือ)
10:50
In fact, when fully extended,
178
638258
2287
อันที่จริง เมื่อถึงระยะยืดออกสุด
10:52
this is roughly five times greater than what a bungee jumper feels
179
640545
2685
แรงกระทำจะสูงเป็นห้าเท่า
ของแรงที่นักกระโดดบันจี้จัมพ์รู้สึกได้
ของแรงที่นักกระโดดบันจี้จัมพ์รู้สึกได้
10:55
at the end of their launch.
180
643230
4588
เมื่อดิ่งลงถึงจุดต่ำสุด
11:03
The algorithms to do this are very similar
181
651009
2677
อัลกอริทีมที่ใช้ทำงานนี้คล้ายกับ
11:05
to what the single quad used to hit the ball back to me.
182
653686
3384
ที่ควอดเครื่องเดียวใช้ เพื่อตีบอลกลับมาที่ผม
11:09
Mathematical models are used to continuously re-plan
183
657070
2864
แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ถูกใช้เพื่อปรับแผน
11:11
a cooperative strategy 50 times per second.
184
659934
4515
กลยุทธ์การร่วมมืออย่างต่อเนื่อง
ที่ความเร็ว 50 ครั้งต่อวินาที
ที่ความเร็ว 50 ครั้งต่อวินาที
11:16
Everything we have seen so far has been
185
664449
1877
ทุกอย่างที่เราได้เห็นมานั้น
11:18
about the machines and their capabilities.
186
666326
2463
เกี่ยวกับเครื่องจักรและความสามารถของพวกมัน
11:20
What happens when we couple this machine athleticism
187
668789
3015
จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเราเอา
ความคล่องแคล่วของเครื่องจักร
ความคล่องแคล่วของเครื่องจักร
11:23
with that of a human being?
188
671804
1776
มาผนวกเข้ากับความสามารถของมนุษย์
11:25
What I have in front of me is a commercial gesture sensor
189
673580
3805
ที่อยู่ตรงหน้าผมนี้คือเซนเซอร์เชิงพาณิชย์
สำหรับตรวจจับอิริยาบท
สำหรับตรวจจับอิริยาบท
11:29
mainly used in gaming.
190
677385
1309
ส่วนใหญ่ใช้สำหรับเล่นเกมส์
11:30
It can recognize what my various body parts
191
678694
1804
มันรู้ได้ตลอดเวลาว่าร่างกายส่วนต่างๆ ของผม
11:32
are doing in real time.
192
680498
2048
กำลังทำอะไรอยู่
11:34
Similar to the pointer that I used earlier,
193
682546
2116
คล้ายกับไม้ชี้ที่ผมใช้ก่อนหน้านี้
11:36
we can use this as inputs to the system.
194
684662
2792
เราสามารถใช้มันเพื่อป้อนข้อมูลเข้าระบบ
11:39
We now have a natural way of interacting
195
687454
2396
ตอนนี้เรามีวิธีแบบธรรมชาติของการโต้ตอบ
11:41
with the raw athleticism of these quads with my gestures.
196
689850
4944
กับความคล่องแคล่วแบบนักกีฬาของควอดเหล่านี้
ด้วยท่าทางของผม
ด้วยท่าทางของผม
12:22
(Applause)
197
730453
4400
(เสียงปรบมือ)
12:35
Interaction doesn't have to be virtual. It can be physical.
198
743982
4007
การโต้ตอบไม่จำเป็นต้องผ่านโลกเสมือน
แต่ผ่านทางกายภาพก็ได้
แต่ผ่านทางกายภาพก็ได้
12:39
Take this quad, for example.
199
747989
1725
ดูควอดเหล่านี้เป็นตัวอย่าง
12:41
It's trying to stay at a fixed point in space.
200
749714
2628
มันพยายามลอยอยู่นิ่งๆ ในอากาศ
12:44
If I try to move it out of the way, it fights me,
201
752342
3837
ถ้าผมจับมันเคลื่อนที่ มันจะออกแรงขืน
12:48
and moves back to where it wants to be.
202
756179
4155
และย้ายกลับไปจุดที่มันต้องการ
12:52
We can change this behavior, however.
203
760334
3039
อย่างไรก็ตาม เราสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมนี้ได้
12:55
We can use mathematical models
204
763373
1699
เราสามารถใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์
12:57
to estimate the force that I'm applying to the quad.
205
765072
3133
มาประเมินแรงที่ผมกระทำกับควอดเครื่องนี้
13:00
Once we know this force, we can also change the laws of physics,
206
768205
3238
เมื่อเรารู้ค่าแรงนี้ เราสามารถเปลี่ยนกฎของฟิสิกส์
13:03
as far as the quad is concerned, of course.
207
771443
4499
กฏที่เกี่ยวกับควอดเท่านั้นนะครับ
13:07
Here the quad is behaving as if it were
208
775942
2263
ตอนนี้ ควอดนี้ทำตัวเหมือนมันกำลัง
13:10
in a viscous fluid.
209
778205
4365
อยู่ในของเหลวข้นๆ
13:14
We now have an intimate way
210
782570
2174
ทีนี้เราก็มีวิธีการโต้ตอบกับควอด
13:16
of interacting with a machine.
211
784744
1849
ได้อย่างใกล้ชิด
13:18
I will use this new capability to position
212
786593
2506
ผมจะใช้ความสามารถใหม่นี้เพื่อจัดตำแหน่ง
13:21
this camera-carrying quad to the appropriate location
213
789099
2577
ควอดที่ติดกล้องไว้เครื่องนี้
ให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม
ให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม
13:23
for filming the remainder of this demonstration.
214
791676
3186
เพื่อบันทึกวิดีโอส่วนที่เหลือของการสาธิตครั้งนี้
13:36
So we can physically interact with these quads
215
804222
2768
ดังนั้น เราสามารถโต้ตอบทางกายภาพกับควอดเหล่านี้
13:38
and we can change the laws of physics.
216
806990
2403
และเราสามารถเปลี่ยนกฎของฟิสิกส์ได้ด้วย
13:41
Let's have a little bit of fun with this.
217
809393
2313
ลองมาสนุกกันสักเล็กน้อย
13:43
For what you will see next, these quads
218
811706
1704
สำหรับสิ่งที่คุณจะเห็นถัดไป ควอดเหล่านี้
13:45
will initially behave as if they were on Pluto.
219
813410
3496
ในตอนแรกจะทำตัวราวกับว่า
พวกมันอยู่บนดาวพลูโต
พวกมันอยู่บนดาวพลูโต
13:48
As time goes on, gravity will be increased
220
816906
2312
เมื่อเวลาผ่านไปแรงโน้มถ่วงจะเพิ่มขึ้น
13:51
until we're all back on planet Earth,
221
819218
2120
จนกระทั่งเราทั้งหมดกลับสู่โลก
13:53
but I assure you we won't get there.
222
821338
1719
แต่ผมรับประกันว่าเราไปไม่ถึงจุดนั้นแน่ๆ
13:55
Okay, here goes.
223
823057
3501
เอาหล่ะ เริ่มแล้วนะครับ
14:05
(Laughter)
224
833667
3412
(เสียงหัวเราะ)
14:34
(Laughter)
225
862778
3208
(เสียงหัวเราะ)
14:37
(Applause)
226
865986
3386
(เสียงปรบมือ)
14:41
Whew!
227
869372
1207
วู้ว!
14:46
You're all thinking now,
228
874779
1517
ตอนนี้พวกคุณทุกคนคงคิดว่า
14:48
these guys are having way too much fun,
229
876296
1975
พวกผมสนุกกันมากเกินไปแล้ว
14:50
and you're probably also asking yourself,
230
878271
2079
และคุณคงกำลังถามตัวเอง
14:52
why exactly are they building machine athletes?
231
880350
3936
ว่าเราจะสร้างเครื่องจักรนักกีฬาเหล่านี้ไปทำไม
14:56
Some conjecture that the role of play in the animal kingdom
232
884286
2652
บางคนเดาว่าการเล่นกันของเหล่าสัตว์
14:58
is to hone skills and develop capabilities.
233
886938
2752
คือการฝึกทักษะ และพัฒนาความสามารถ
15:01
Others think that it has more of a social role,
234
889690
2066
บางคนคิดว่ามันมีบทบาททางสังคม
15:03
that it's used to bind the group.
235
891756
1674
เพื่อให้สมาชิกในกลุ่มผูกพันกัน
15:05
Similarly, we use the analogy of sports and athleticism
236
893430
3533
ในทำนองเดียวกัน เราใช้อุปมาเรื่องกีฬา
และความปราดเปรียวแบบนักกีฬา
และความปราดเปรียวแบบนักกีฬา
15:08
to create new algorithms for machines
237
896963
2079
เพื่อสร้างอัลกอริทึมใหม่สำหรับเครื่องจักร
15:11
to push them to their limits.
238
899042
2147
เพื่อพัฒนาความสามารถของมัน
ไปให้ไกลที่สุดเท่าที่จะทำได้
ไปให้ไกลที่สุดเท่าที่จะทำได้
15:13
What impact will the speed of machines have on our way of life?
239
901189
3677
แล้วความเร็วของเครื่องจักร
ส่งผลอะไรต่อวิถีชีวิตของคุณบ้าง?
ส่งผลอะไรต่อวิถีชีวิตของคุณบ้าง?
15:16
Like all our past creations and innovations,
240
904866
2389
เช่นเดียวกับการสร้างสรรค์
และประดิษฐกรรมต่างๆ ในอดีต
และประดิษฐกรรมต่างๆ ในอดีต
15:19
they may be used to improve the human condition
241
907255
2827
มันอาจถูกนำไปใช้เพื่อปรับปรุงการใช้ชีวิตของมนุษย์
15:22
or they may be misused and abused.
242
910082
2501
หรืออาจถูกนำไปใช้ในทางที่ผิดก็ได้
15:24
This is not a technical choice we are faced with;
243
912583
1923
นี่ไม่ใช่การตัดสินใจทางเทคนิค
15:26
it's a social one.
244
914506
1755
แต่เป็นการตัดสินใจทางสังคม
15:28
Let's make the right choice,
245
916261
1390
เราต้องเลือกนำเครื่องจักรไปใช้ในทางที่ถูก
15:29
the choice that brings out the best in the future of machines,
246
917651
2405
เลือกทางที่จะดึงความสามารถที่ดีที่สุด
ของเครื่องจักรในอนาคตออกมา
ของเครื่องจักรในอนาคตออกมา
15:32
just like athleticism in sports
247
920056
1812
เฉกเช่นทักษะและความปราดเปรียวในเชิงกีฬา
15:33
can bring out the best in us.
248
921868
2161
ที่สามารถดึงเอาส่วนที่ดีที่สุดของเราออกมา
15:36
Let me introduce you to the wizards behind the green curtain.
249
924029
3450
ผมขอแนะนำกลุ่มพ่อมดที่อยู่หลังม่านเขียวครับ
15:39
They're the current members of the Flying Machine Arena research team.
250
927479
2900
พวกเขาคือสมาชิกปัจจุบันของกลุ่มวิจัย
ฟลายอิ้ง แมชชิน อารีน่า (Flying Machine Arena)
ฟลายอิ้ง แมชชิน อารีน่า (Flying Machine Arena)
15:42
(Applause)
251
930379
4769
(เสียงปรบมือ)
15:47
Federico Augugliaro, Dario Brescianini, Markus Hehn,
252
935148
3046
เฟเดอริโก อูกลิอาโร (Federico Augugliaro),
ดาริโอ เบรสชินินิ (Dario Brescianini),
มาร์คัส เฮน (Markus Hehn)
ดาริโอ เบรสชินินิ (Dario Brescianini),
มาร์คัส เฮน (Markus Hehn)
15:50
Sergei Lupashin, Mark Muller and Robin Ritz.
253
938194
2824
เซอร์กี ลูปาชิน (Sergei Lupashin)
มาร์ มุลเลอร์ (Mark Muller) และ โรบิน ริทซ์ (Robin Ritz)
มาร์ มุลเลอร์ (Mark Muller) และ โรบิน ริทซ์ (Robin Ritz)
15:53
Look out for them. They're destined for great things.
254
941018
1932
จำพวกเขาไว้ให้ดีนะครับ
พวกเขาจะสร้างสิ่งที่ยิ่งใหญ่ในอนาคตครับ
พวกเขาจะสร้างสิ่งที่ยิ่งใหญ่ในอนาคตครับ
15:54
Thank you.
255
942950
1178
ขอบคุณครับ
15:56
(Applause)
256
944128
6354
(เสียงปรบมือ)
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