TEDGlobal 2013
Raffaello D'Andrea: The astounding athletic power of quadcopters
Raffaello D'Andrea: Die verblüffenden athletischen Leistungen von Quadrocoptern
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In einem Roboterworkshop bei TEDGlobal demonstriert Raffaelo D'Andrea seine fliegenden Quadrocopter: Roboter, die wie Athleten denken und physische Aufgaben mit Hilfe von Algorithmen lösen, durch die sie in der Lage sind zu lernen. In einer Reihe eleganter Übungen zeigt D'Andrea Drohnen, die Fangen spielen, balancieren können und gemeinsam Entscheidungen fällen. Achten Sie besonders auf die ›Will-ich-auch-haben‹-Demonstration von Kinect-gesteuerten Quads.
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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00:23
So what does it mean for a machine to be athletic?
0
11307
3184
Wann ist eine Maschine athletisch?
00:26
We will demonstrate the concept of machine athleticism
1
14491
3417
Wir werden das Konzept
von Maschinenathletik
von Maschinenathletik
00:29
and the research to achieve it
2
17908
1720
und die benötigte Forschung
00:31
with the help of these flying machines called quadrocopters,
3
19628
2511
mit Hilfe dieser Fluggeräte, den Quadrocoptern
00:34
or quads, for short.
4
22139
1887
oder kurz ›Quads‹, demonstrieren.
00:38
Quads have been around for a long time.
5
26034
2529
Quads gibt es schon eine ganze Zeit.
Sie sind heute so populär,
00:40
The reason that they're so popular these days
6
28563
1599
weil sie mechanisch einfach sind.
00:42
is because they're mechanically simple.
7
30162
1965
00:44
By controlling the speeds of these four propellers,
8
32127
2108
Durch die Steuerung der vier Propeller
00:46
these machines can roll, pitch, yaw,
9
34235
3048
können diese Maschinen
rollen, kippen, gieren
rollen, kippen, gieren
00:49
and accelerate along their common orientation.
10
37283
2825
und in alle gängigen Richtungen
beschleunigen.
beschleunigen.
00:52
On board are also a battery, a computer,
11
40108
3071
Mit an Bord sind eine Batterie,
ein Computer,
ein Computer,
00:55
various sensors and wireless radios.
12
43179
3954
verschiedene Sensoren und Funkgeräte.
00:59
Quads are extremely agile, but this agility comes at a cost.
13
47133
4629
Quads sind extrem wendig, aber
diese Wendigkeit hat ihren Preis.
diese Wendigkeit hat ihren Preis.
01:03
They are inherently unstable, and they need some form
14
51762
2992
Sie sind von Natur aus instabil,
und brauchen
und brauchen
01:06
of automatic feedback control in order to be able to fly.
15
54754
3972
zum Fliegen eine Art
automatische Rückkopplungsregelung.
automatische Rückkopplungsregelung.
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
Wie hat er das gerade gemacht?
01:19
Cameras on the ceiling and a laptop
17
67497
1818
Kameras an der Decke und ein Laptop
01:21
serve as an indoor global positioning system.
18
69315
2576
dienen als ein Innenraum-GPS.
01:23
It's used to locate objects in the space
19
71891
2185
Damit lassen sich Objekte im Raum,
01:26
that have these reflective markers on them.
20
74076
2527
die solche Reflektoren besitzen, lokalisieren.
01:28
This data is then sent to another laptop
21
76603
2061
Die Daten werden an einen
weiteren Laptop
weiteren Laptop
01:30
that is running estimation and control algorithms,
22
78664
2211
mit Schätz- und Regelalgorithmen geschickt
01:32
which in turn sends commands to the quad,
23
80875
1886
und von dort an den Quad,
der ebenfalls solche Algorithmen ausführt.
der ebenfalls solche Algorithmen ausführt.
01:34
which is also running estimation and control algorithms.
24
82761
3485
01:41
The bulk of our research is algorithms.
25
89620
2510
Wir forschen hauptsächlich an Algorithmen.
01:44
It's the magic that brings these machines to life.
26
92130
4161
Sie sind der Zauber, der
diese Maschinen zum Leben erweckt.
diese Maschinen zum Leben erweckt.
01:48
So how does one design the algorithms
27
96291
2043
Wie entwirft man also Algorithmen,
01:50
that create a machine athlete?
28
98334
2277
die eine Maschine so sportlich machen?
01:52
We use something broadly called model-based design.
29
100611
2880
Wir verwenden den sog. modellbasierten Ansatz.
01:55
We first capture the physics with a mathematical model
30
103491
3154
Zuerst bilden wir
das physikalische Verhalten der Maschinen
das physikalische Verhalten der Maschinen
01:58
of how the machines behave.
31
106645
2134
in einem
mathematischen Modell ab.
mathematischen Modell ab.
02:00
We then use a branch of mathematics
32
108779
2297
Dann analysieren wir diese Modelle
mithilfe eines Teilgebiets der Mathematik,
mithilfe eines Teilgebiets der Mathematik,
02:03
called control theory to analyze these models
33
111076
2831
der Regelungstheorie,
die dann automatisch die Algorithmen
für deren Steuerung liefert.
für deren Steuerung liefert.
02:05
and also to synthesize algorithms for controlling them.
34
113907
3913
02:09
For example, that's how we can make the quad hover.
35
117820
3048
Ein Beispiel ist dieser schwebende Quad:
02:12
We first captured the dynamics
36
120868
1408
Zuerst haben wir die Dynamik
02:14
with a set of differential equations.
37
122276
1906
in mehreren Differentialgleichungen abgebildet,
02:16
We then manipulate these equations with the help
38
124182
2349
die wir dann mit Hilfe
der Regelungstheorie verändern
der Regelungstheorie verändern
02:18
of control theory to create algorithms that stabilize the quad.
39
126531
4640
und so Algorithmen
zur Stabilisierung des Quads bekommen.
zur Stabilisierung des Quads bekommen.
02:23
Let me demonstrate the strength of this approach.
40
131171
2946
Ich will Ihnen die Stärken
dieses Ansatzes zeigen.
dieses Ansatzes zeigen.
02:29
Suppose that we want this quad to not only hover
41
137198
2549
Nehmen wir an, der Quad soll
zusätzlich zum Schweben
zusätzlich zum Schweben
02:31
but to also balance this pole.
42
139747
2782
noch diesen Stab balancieren.
02:34
With a little bit of practice,
43
142529
1844
Mit etwas Übung ist das
02:36
it's pretty straightforward for a human being to do this,
44
144373
2391
für Menschen eine machbare Aufgabe,
02:38
although we do have the advantage of having
45
146764
1755
wobei wir zu unserem Vorteil
02:40
two feet on the ground
46
148519
1328
zwei Füße auf dem Boden
02:41
and the use of our very versatile hands.
47
149847
2957
und unsere sehr geschickten Hände haben.
02:44
It becomes a little bit more difficult
48
152804
2469
Ein bisschen schwieriger wird das
02:47
when I only have one foot on the ground
49
155273
2296
mit nur einem Fuß auf dem Boden
02:49
and when I don't use my hands.
50
157569
2799
und ohne Hände.
02:52
Notice how this pole has a reflective marker on top,
51
160368
2951
Der Stab hat an der Spitze
einen Reflektor,
einen Reflektor,
02:55
which means that it can be located in the space.
52
163319
3894
so dass er im Raum lokalisiert werden kann.
03:04
(Applause)
53
172971
5976
(Beifall)
03:10
You can notice that this quad is making fine adjustments
54
178947
2826
Man sieht, wie der Quad
durch kleine Anpassungen
durch kleine Anpassungen
03:13
to keep the pole balanced.
55
181773
2195
den Stab im Gleichgewicht hält.
03:15
How did we design the algorithms to do this?
56
183968
3059
Wie haben wir den Algorithmus
dafür entworfen?
dafür entworfen?
03:19
We added the mathematical model of the pole
57
187027
2105
Wir haben das mathematische Modell
des Stabes
des Stabes
03:21
to that of the quad.
58
189132
1519
dem des Quads hinzugefügt.
Auf das verbundene Quad-Stab-System
kann man wieder die Regeltheorie anwenden,
kann man wieder die Regeltheorie anwenden,
03:22
Once we have a model of the combined quad-pole system,
59
190651
2954
03:25
we can use control theory to create algorithms for controlling it.
60
193605
4933
um so Algorithmen für
die Steuerung zu bekommen.
die Steuerung zu bekommen.
Sie sehen, das System ist stabil,
03:30
Here, you see that it's stable,
61
198538
1588
03:32
and even if I give it little nudges,
62
200126
2693
und selbst wenn ich ihm kleine Stupser gebe,
03:34
it goes back to the nice, balanced position.
63
202819
5403
geht es in eine schön
ausbalancierte Position zurück.
ausbalancierte Position zurück.
03:40
We can also augment the model to include
64
208222
1663
Wir können das Modell auch
03:41
where we want the quad to be in space.
65
209885
2441
um eine gewünschte Position erweitern.
03:44
Using this pointer, made out of reflective markers,
66
212326
3069
Mit diesem Zeiger aus Reflektoren kann ich
03:47
I can point to where I want the quad to be in space
67
215395
2224
dahin zeigen, wo ich den Quad im Raum
03:49
a fixed distance away from me.
68
217619
3367
in einer festen Entfernung von mir haben will.
04:07
The key to these acrobatic maneuvers is algorithms,
69
235763
2902
Der Schlüssel zu dieser Akrobatik
sind Algorithmen,
sind Algorithmen,
04:10
designed with the help of mathematical models
70
238665
2426
die mit Hilfe mathematischer Modelle
04:13
and control theory.
71
241091
1950
und der Regelungstheorie entwickelt wurden.
04:15
Let's tell the quad to come back here
72
243041
2214
Jetzt soll der Quad hierher zurückkommen
04:17
and let the pole drop,
73
245255
1819
und den Stab fallen lassen.
04:19
and I will next demonstrate the importance
74
247074
1918
Als Nächstes will ich zeigen, wie wichtig
04:20
of understanding physical models
75
248992
2119
das Verständnis physikalischer Modelle
04:23
and the workings of the physical world.
76
251111
4120
und deren Zusammenhänge
in der physischen Welt ist.
in der physischen Welt ist.
04:37
Notice how the quad lost altitude
77
265462
1770
Man sieht, dass er an Höhe verliert,
04:39
when I put this glass of water on it.
78
267232
2082
wenn ich dieses Glas Wasser draufstelle.
04:41
Unlike the balancing pole, I did not include
79
269314
2801
Anders als bei dem Balancestab habe ich
hier das Modell des Glases
nicht in das System eingefügt.
nicht in das System eingefügt.
04:44
the mathematical model of the glass in the system.
80
272115
2584
04:46
In fact, the system doesn't even know that the glass of water is there.
81
274699
2919
Eigentlich weiß das System gar nicht,
dass das Wasserglas da ist.
dass das Wasserglas da ist.
04:49
Like before, I could use the pointer to tell the quad
82
277618
3292
Wie zuvor kann ich den Quad
mit dem Zeiger anweisen,
mit dem Zeiger anweisen,
04:52
where I want it to be in space.
83
280910
2589
wo im Raum ich ihn haben will.
04:55
(Applause)
84
283499
9597
(Beifall)
05:05
Okay, you should be asking yourself,
85
293096
2110
An der Stelle fragt man sich:
05:07
why doesn't the water fall out of the glass?
86
295206
2509
»Wieso fließt das Wasser
nicht aus dem Glas?«
nicht aus dem Glas?«
05:09
Two facts: The first is that gravity acts
87
297715
3211
Aus zwei Gründen: Zum einen
wirkt die Schwerkraft
wirkt die Schwerkraft
05:12
on all objects in the same way.
88
300926
2125
auf alle Objekte gleich;
05:15
The second is that the propellers are all pointing
89
303051
2464
zum anderen weisen alle Propeller in
05:17
in the same direction of the glass, pointing up.
90
305515
3127
die gleiche Richtung wie
das Glas, nach oben.
das Glas, nach oben.
05:20
You put these two things together, the net result
91
308642
2377
Beides zusammen bewirkt,
05:23
is that all side forces on the glass are small
92
311019
2287
dass die Seitenkräfte auf das Glas klein
05:25
and are mainly dominated by aerodynamic effects,
93
313306
2785
und überwiegend aerodynamische Effekte sind,
05:28
which as these speeds are negligible.
94
316091
3841
die man bei diesen Geschwindigkeiten
vernachlässigen kann.
vernachlässigen kann.
05:35
And that's why you don't need to model the glass.
95
323336
2071
Deshalb braucht man das Modell des Glases
nicht einzufügen.
nicht einzufügen.
05:37
It naturally doesn't spill no matter what the quad does.
96
325407
3848
Es wird nichts verschüttet, ganz gleich,
was der Quad macht.
was der Quad macht.
05:50
(Applause)
97
338651
7051
(Beifall)
05:57
The lesson here is that some high-performance tasks
98
345702
4016
Die Lehre, die wir daraus ziehen,
ist, dass einige Hochleistungen
ist, dass einige Hochleistungen
06:01
are easier than others,
99
349718
1397
einfacher sind als andere,
06:03
and that understanding the physics of the problem
100
351115
2296
und dass die Physik bei dem Problem
06:05
tells you which ones are easy and which ones are hard.
101
353411
2616
einem sagt, was einfach
und was schwierig ist.
und was schwierig ist.
06:08
In this instance, carrying a glass of water is easy.
102
356027
2359
Hier zum Beispiel ist es leicht,
ein Wasserglas zu befördern,
ein Wasserglas zu befördern,
06:10
Balancing a pole is hard.
103
358386
3785
aber schwierig, den Stab zu balancieren.
06:14
We've all heard stories of athletes
104
362171
1802
Wir alle haben von Athleten gehört,
06:15
performing feats while physically injured.
105
363973
2493
die auch verletzt
Meisterleistungen abliefern.
Meisterleistungen abliefern.
06:18
Can a machine also perform
106
366466
1519
Kann eine Maschine so etwas auch,
06:19
with extreme physical damage?
107
367985
2651
selbst wenn sie schwer beschädigt ist?
06:22
Conventional wisdom says that you need
108
370636
1726
Herkömmlicherweise braucht man
06:24
at least four fixed motor propeller pairs in order to fly,
109
372362
3690
mindestens vier fest angebrachte, angetriebene
Propellerpaare, um zu fliegen,
Propellerpaare, um zu fliegen,
06:28
because there are four degrees of freedom to control:
110
376052
2112
weil es vier Freiheitsgrade gibt:
06:30
roll, pitch, yaw and acceleration.
111
378164
3028
Rollen, Kippen, Gieren und Beschleunigung.
06:33
Hexacopters and octocopters, with six and eight propellers,
112
381192
3245
Hexacopter und Octocopter,
mit sechs und acht Propellern,
mit sechs und acht Propellern,
06:36
can provide redundancy,
113
384437
1483
sind redundant,
06:37
but quadrocopters are much more popular
114
385920
1989
aber Quadrocopter sind viel beliebter,
06:39
because they have the minimum number
115
387909
1815
weil sie die kleinste Anzahl
06:41
of fixed motor propeller pairs: four.
116
389724
2476
fest angebrachter, angetriebener
Propellerpaare haben: vier.
Propellerpaare haben: vier.
06:44
Or do they?
117
392200
1965
Oder doch nicht?
07:01
If we analyze the mathematical model of this machine
118
409476
2600
Das mathematische Modell dieser Maschine
07:04
with only two working propellers,
119
412076
2176
mit nur zwei intakten Propellern zeigt,
07:06
we discover that there's an unconventional way to fly it.
120
414252
6756
dass es eine unkonventionelle Art
gibt, sie zu fliegen.
gibt, sie zu fliegen.
07:19
We relinquish control of yaw,
121
427980
1706
Wir verzichten auf das Gieren,
07:21
but roll, pitch and acceleration can still be controlled
122
429686
3070
steuern aber Rollen, Kippen
und Beschleunigung
und Beschleunigung
07:24
with algorithms that exploit this new configuration.
123
432756
5452
durch Algorithmen, die wir aus der Auswertung
dieser neuen Anordnung erhalten.
dieser neuen Anordnung erhalten.
07:33
Mathematical models tell us exactly when
124
441668
2432
Mathematische Modelle sagen uns genau,
07:36
and why this is possible.
125
444100
2072
wann und wieso das möglich ist.
07:38
In this instance, this knowledge allows us to design
126
446172
2368
Hier erlaubt uns dieses Wissen,
07:40
novel machine architectures
127
448540
2256
neuartige Maschinenarchitekturen
07:42
or to design clever algorithms that gracefully handle damage,
128
450796
4176
oder schlaue Algorithmen zu entwerfen,
die mit Zerstörung genauso gut
die mit Zerstörung genauso gut
07:46
just like human athletes do,
129
454972
1724
umgehen wie Athleten,
07:48
instead of building machines with redundancy.
130
456696
3823
statt Maschinen mit Redundanz
bauen zu müssen.
bauen zu müssen.
07:52
We can't help but hold our breath when we watch
131
460519
2112
Uns stockt der Atem, wenn wir sehen,
07:54
a diver somersaulting into the water,
132
462631
2437
wie ein Turmspringer
einen Salto ins Wasser macht,
einen Salto ins Wasser macht,
07:57
or when a vaulter is twisting in the air,
133
465068
1790
oder ein Stabhochspringer sich
in der Luft verbiegt,
in der Luft verbiegt,
07:58
the ground fast approaching.
134
466858
1718
und schnell dem Boden nahe kommt.
08:00
Will the diver be able to pull off a rip entry?
135
468576
2568
Wird der Turmspringer glatt eintauchen?
08:03
Will the vaulter stick the landing?
136
471144
2000
Wird der Stabhochspringer
die Landung stehen?
die Landung stehen?
08:05
Suppose we want this quad here
137
473144
1668
Dieser Quad hier soll einen
08:06
to perform a triple flip and finish off
138
474812
2451
dreifachen Salto machen und wieder
08:09
at the exact same spot that it started.
139
477263
2269
da ankommen, wo er gestartet ist.
08:11
This maneuver is going to happen so quickly
140
479532
2347
Dieses Manöver passiert so schnell,
08:13
that we can't use position feedback to correct the motion during execution.
141
481879
3629
dass wir während der Bewegung
nicht rückkoppeln können –
nicht rückkoppeln können –
08:17
There simply isn't enough time.
142
485508
2274
dazu ist einfach nicht genug Zeit.
08:19
Instead, what the quad can do is perform the maneuver blindly,
143
487782
3694
Stattdessen kann der Quad
das Manöver blind fliegen,
das Manöver blind fliegen,
08:23
observe how it finishes the maneuver,
144
491476
2232
sich das Ergebnis anschauen
08:25
and then use that information to modify its behavior
145
493708
2424
und dann aus dieser Information lernen,
08:28
so that the next flip is better.
146
496132
2289
so dass die nächste Rolle besser wird.
08:30
Similar to the diver and the vaulter,
147
498421
1812
Wie für die Springer gilt,
08:32
it is only through repeated practice
148
500233
1919
dass das Manöver nur
08:34
that the maneuver can be learned and executed
149
502152
1925
durch wiederholtes Üben gelernt
08:36
to the highest standard.
150
504077
2133
und optimal ausgeführt werden kann.
08:46
(Applause)
151
514412
4752
(Beifall)
08:51
Striking a moving ball is a necessary skill in many sports.
152
519164
3472
Bei vielen Sportarten muss man
einen sich bewegenden Ball treffen können.
einen sich bewegenden Ball treffen können.
08:54
How do we make a machine do
153
522636
1795
Wie lässt man eine Maschine
08:56
what an athlete does seemingly without effort?
154
524431
3753
etwas tun, was für einen Athleten
mühelos erscheint?
mühelos erscheint?
09:15
(Applause)
155
543943
6599
(Beifall)
09:22
This quad has a racket strapped onto its head
156
550542
2650
Dieser Quad hat einen Schläger
auf dem Kopf montiert,
auf dem Kopf montiert,
09:25
with a sweet spot roughly the size of an apple, so not too large.
157
553192
3487
dessen Schlagfläche nicht
sehr groß ist, etwa apfelgroß.
sehr groß ist, etwa apfelgroß.
09:28
The following calculations are made every 20 milliseconds,
158
556679
3167
Alle 20 Millisekunden,
also 50 mal pro Sekunde,
also 50 mal pro Sekunde,
09:31
or 50 times per second.
159
559846
1756
berechnen wir Folgendes:
09:33
We first figure out where the ball is going.
160
561602
2812
Zuerst rechnen wir aus,
wohin der Ball fliegt.
wohin der Ball fliegt.
09:36
We then next calculate how the quad should hit the ball
161
564414
2437
Dann, wie der Quad den Ball
schlagen soll,
schlagen soll,
09:38
so that it flies to where it was thrown from.
162
566851
3099
so dass er zum Werfer zurückfliegt.
09:41
Third, a trajectory is planned that carries the quad
163
569950
4456
Drittens wird eine Flugbahn geplant,
die den Quad von seiner Position
die den Quad von seiner Position
09:46
from its current state to the impact point with the ball.
164
574406
3024
zu seinem Aufschlagpunkt für den Ball bringt.
09:49
Fourth, we only execute 20 milliseconds' worth of that strategy.
165
577430
3809
Viertens: Wir befolgen diese Strategie
nur 20 Millisekunden lang.
nur 20 Millisekunden lang.
09:53
Twenty milliseconds later, the whole process is repeated
166
581239
2807
Danach wird der Prozess so lange wiederholt,
09:56
until the quad strikes the ball.
167
584046
2243
bis der Quad den Ball trifft.
10:07
(Applause)
168
595560
2646
(Beifall)
10:10
Machines can not only perform dynamic maneuvers on their own,
169
598206
3372
Maschinen können solche Manöver
nicht nur alleine ausführen,
nicht nur alleine ausführen,
10:13
they can do it collectively.
170
601578
1863
sondern auch im Verbund.
10:15
These three quads are cooperatively carrying a sky net.
171
603441
3587
Diese drei Quads halten zusammen
ein Netz in der Luft.
ein Netz in der Luft.
10:28
(Applause)
172
616574
5411
(Beifall)
10:33
They perform an extremely dynamic
173
621985
2197
Sie vollführen ein extrem dynamisches
10:36
and collective maneuver
174
624182
2168
und aufeinander abgestimmtes Manöver,
10:38
to launch the ball back to me.
175
626350
1692
um mir den Ball zurückzuschießen.
10:40
Notice that, at full extension, these quads are vertical.
176
628042
3511
Sehen Sie – bei voller Ausdehnung
stehen die Quads vertikal.
stehen die Quads vertikal.
10:48
(Applause)
177
636486
1772
(Beifall)
10:50
In fact, when fully extended,
178
638258
2287
Tatsächlich sind die Kräfte bei
10:52
this is roughly five times greater than what a bungee jumper feels
179
640545
2685
voller Ausdehnung etwa fünf mal so groß
wie die, die ein Bungeespringer
wie die, die ein Bungeespringer
10:55
at the end of their launch.
180
643230
4588
am Ende des Sprungs verspürt.
11:03
The algorithms to do this are very similar
181
651009
2677
Die nötigen Algorithmen sind denen
11:05
to what the single quad used to hit the ball back to me.
182
653686
3384
für den einzelnen Quad, um
den Ball zurückzuwerfen, sehr ähnlich.
den Ball zurückzuwerfen, sehr ähnlich.
11:09
Mathematical models are used to continuously re-plan
183
657070
2864
Man benutzt also mathematische Modelle,
11:11
a cooperative strategy 50 times per second.
184
659934
4515
um die abgestimmte Strategie
50 mal pro Sekunde neu zu berechnen.
50 mal pro Sekunde neu zu berechnen.
11:16
Everything we have seen so far has been
185
664449
1877
Bis jetzt ging es uns
11:18
about the machines and their capabilities.
186
666326
2463
um Maschinen und ihre Fähigkeiten.
11:20
What happens when we couple this machine athleticism
187
668789
3015
Was passiert, wenn wir
diese Maschinenathletik mit
diese Maschinenathletik mit
11:23
with that of a human being?
188
671804
1776
der eines Menschen koppeln?
11:25
What I have in front of me is a commercial gesture sensor
189
673580
3805
Das hier ist ein normaler
Gestenerkennungssensor,
Gestenerkennungssensor,
11:29
mainly used in gaming.
190
677385
1309
wie er bei Videospielen benutzt wird.
11:30
It can recognize what my various body parts
191
678694
1804
Er erkennt in Echtzeit,
11:32
are doing in real time.
192
680498
2048
was meine Körperteile gerade tun.
11:34
Similar to the pointer that I used earlier,
193
682546
2116
Ähnlich wie den Zeiger vorhin
11:36
we can use this as inputs to the system.
194
684662
2792
können wir ihn als Eingabemedium benutzen.
11:39
We now have a natural way of interacting
195
687454
2396
Jetzt haben wir eine natürliche Methode,
11:41
with the raw athleticism of these quads with my gestures.
196
689850
4944
die ungezähmte Athletik dieser Quads
mit meinen Gesten zu steuern.
mit meinen Gesten zu steuern.
12:22
(Applause)
197
730453
4400
(Beifall)
12:35
Interaction doesn't have to be virtual. It can be physical.
198
743982
4007
Die Interaktion muss nicht virtuell bleiben,
sie kann physisch werden.
sie kann physisch werden.
12:39
Take this quad, for example.
199
747989
1725
Nehmen wir diesen Quad hier.
12:41
It's trying to stay at a fixed point in space.
200
749714
2628
Er versucht, seine Position beizubehalten.
12:44
If I try to move it out of the way, it fights me,
201
752342
3837
Wenn ich versuche, ihn weg zu bewegen,
setzt er sich zur Wehr
setzt er sich zur Wehr
12:48
and moves back to where it wants to be.
202
756179
4155
und bewegt sich zu der Position zurück,
die er beibehalten will.
die er beibehalten will.
12:52
We can change this behavior, however.
203
760334
3039
Aber wir können dieses Verhalten ändern.
12:55
We can use mathematical models
204
763373
1699
Mit mathematischen Modellen
12:57
to estimate the force that I'm applying to the quad.
205
765072
3133
kann man die Kraft abschätzen,
die auf den Quad wirkt.
die auf den Quad wirkt.
13:00
Once we know this force, we can also change the laws of physics,
206
768205
3238
Damit können wir
die Gesetze der Physik ändern –
die Gesetze der Physik ändern –
13:03
as far as the quad is concerned, of course.
207
771443
4499
natürlich nur, insoweit sie
den Quad betreffen.
den Quad betreffen.
13:07
Here the quad is behaving as if it were
208
775942
2263
Hier verhält sich der Quad,
13:10
in a viscous fluid.
209
778205
4365
als wäre er in einer zähen Flüssigkeit.
13:14
We now have an intimate way
210
782570
2174
Jetzt haben wir eine Methode,
13:16
of interacting with a machine.
211
784744
1849
eng mit der Maschine zu interagieren.
13:18
I will use this new capability to position
212
786593
2506
Damit kann ich diesen Quad so positionieren,
13:21
this camera-carrying quad to the appropriate location
213
789099
2577
dass er den Rest der Demonstration
13:23
for filming the remainder of this demonstration.
214
791676
3186
mit der montierten Kamera
von oben filmen kann.
von oben filmen kann.
13:36
So we can physically interact with these quads
215
804222
2768
Wir können also
mit diesen Quads interagieren
mit diesen Quads interagieren
13:38
and we can change the laws of physics.
216
806990
2403
und die Gesetze der Physik ändern.
13:41
Let's have a little bit of fun with this.
217
809393
2313
Damit machen wir uns jetzt einen Spaß.
13:43
For what you will see next, these quads
218
811706
1704
Als Nächstes verhalten sich
13:45
will initially behave as if they were on Pluto.
219
813410
3496
die Quads anfänglich,
als wären sie auf dem Pluto.
als wären sie auf dem Pluto.
13:48
As time goes on, gravity will be increased
220
816906
2312
Mit der Zeit wird die Schwerkraft erhöht,
13:51
until we're all back on planet Earth,
221
819218
2120
bis wir wieder zurück auf der Erde sind,
13:53
but I assure you we won't get there.
222
821338
1719
aber da kommen wir nie an.
13:55
Okay, here goes.
223
823057
3501
O. k., auf geht's.
14:05
(Laughter)
224
833667
3412
(Lachen)
14:34
(Laughter)
225
862778
3208
(Lachen)
14:37
(Applause)
226
865986
3386
(Beifall)
14:41
Whew!
227
869372
1207
Uff!
14:46
You're all thinking now,
228
874779
1517
Sie denken jetzt sicher:
14:48
these guys are having way too much fun,
229
876296
1975
»Die Typen haben zu viel Spaß«,
14:50
and you're probably also asking yourself,
230
878271
2079
und wahrscheinlich fragen Sie sich:
14:52
why exactly are they building machine athletes?
231
880350
3936
»Warum bauen sie eigentlich
Maschinenathleten?«
Maschinenathleten?«
14:56
Some conjecture that the role of play in the animal kingdom
232
884286
2652
Man vermutet, dass Tiere spielen,
14:58
is to hone skills and develop capabilities.
233
886938
2752
um Geschicklichkeit und Fertigkeiten
zu entwickeln.
zu entwickeln.
15:01
Others think that it has more of a social role,
234
889690
2066
Andere denken, es wirkt sozial
15:03
that it's used to bind the group.
235
891756
1674
und sorgt für den Gruppenzusammenhalt.
15:05
Similarly, we use the analogy of sports and athleticism
236
893430
3533
Wir benutzen die Analogie
zwischen Sport und Athletik,
zwischen Sport und Athletik,
15:08
to create new algorithms for machines
237
896963
2079
um neue Algorithmen zu entwickeln,
15:11
to push them to their limits.
238
899042
2147
die die Maschinen ausreizen können.
15:13
What impact will the speed of machines have on our way of life?
239
901189
3677
Wie beeinflusst die Geschwindigkeit
der Maschinen unser Leben?
der Maschinen unser Leben?
15:16
Like all our past creations and innovations,
240
904866
2389
Wie alle menschlichen Erfindungen
und Innovationen
und Innovationen
15:19
they may be used to improve the human condition
241
907255
2827
können sie das menschliche Leben
verbessern –
verbessern –
15:22
or they may be misused and abused.
242
910082
2501
aber sie können auch missbraucht werden.
15:24
This is not a technical choice we are faced with;
243
912583
1923
Das ist keine technische Entscheidung –
15:26
it's a social one.
244
914506
1755
sondern eine soziale.
15:28
Let's make the right choice,
245
916261
1390
Mit der richtigen Wahl
15:29
the choice that brings out the best in the future of machines,
246
917651
2405
schaffen wir für die Zukunft der Maschinen
15:32
just like athleticism in sports
247
920056
1812
wie durch die Athletik im Sport bei uns
15:33
can bring out the best in us.
248
921868
2161
die besten Ergebnisse.
15:36
Let me introduce you to the wizards behind the green curtain.
249
924029
3450
Jetzt zu den Zauberern
hinter dem grünen Vorhang.
hinter dem grünen Vorhang.
15:39
They're the current members of the Flying Machine Arena research team.
250
927479
2900
Sie bilden das
Flying-Machine-Arena-Forschungsteam.
Flying-Machine-Arena-Forschungsteam.
15:42
(Applause)
251
930379
4769
(Beifall)
15:47
Federico Augugliaro, Dario Brescianini, Markus Hehn,
252
935148
3046
Federico Augugliaro, Dario Brescianini,
Markus Hehn,
Markus Hehn,
15:50
Sergei Lupashin, Mark Muller and Robin Ritz.
253
938194
2824
Sergei Lupashin, Mark Muller und
Robin Ritz.
Robin Ritz.
15:53
Look out for them. They're destined for great things.
254
941018
1932
Aus denen wird noch mal etwas!
15:54
Thank you.
255
942950
1178
Vielen Dank.
15:56
(Applause)
256
944128
6354
(Beifall)
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