TEDGlobal 2013
Raffaello D'Andrea: The astounding athletic power of quadcopters
رافائلو آندره آ: توانایی های ورزشی خیره کننده ی کوادکوپتر ها
Filmed:
Readability: 4.7
12,409,728 views
در یک آزمایشگاه روباتیک در مراسم TEDGlobal، رافائلو آندره آ کوادکوپترهای پرنده ی خود را به نمایش می گذارد: روبات هایی که مانند ورزشکاران فکر می کنند و مسائل فیزیکی را با الگوریتم هایی که به آن ها کمک می کند تا فرا بگیرند حل می کند. در یک سری نمایش باحال، آندره آ روبات های پرنده ای را به نمایش می گذارد که اشیاء را در هوا می قاپند، توانایی برقرار کردن تعادل را دارند و می توانند با هم تصمیم بگیرند -- و حتماً قسمت بداهه ای که به کمک سنسور های فضایی کواد ها را کنترل می کند ببینید.
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
مفهوم توان ورزشی یک روبات چیست؟
00:26
We will demonstrate the concept of machine athleticism
1
14491
3417
ما مفهوم توان ورزشی یک ماشین،
00:29
and the research to achieve it
2
17908
1720
و تحقیقاتی که برای رسیدن به آن انجام دادیم را
00:31
with the help of these flying machines called quadrocopters,
3
19628
2511
به کمک این روبات های پرنده به نام "کوادروکوپتر"
00:34
or quads, for short.
4
22139
1887
یا به اختصار؛ "کواد" ها، به نمایش در خواهیم آوردیم.
00:38
Quads have been around for a long time.
5
26034
2529
کواد ها مدت زیادی است که در کار های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
00:40
The reason that they're so popular these days
6
28563
1599
دلیل این که آن ها این روز ها خیلی پر طرفدار هستند،
00:42
is because they're mechanically simple.
7
30162
1965
این است که آن ها از لحاظ مکانیکی ساختار بسیار ساده ای دارند.
00:44
By controlling the speeds of these four propellers,
8
32127
2108
با کنترل سرعت این چهار پروانه،
00:46
these machines can roll, pitch, yaw,
9
34235
3048
این روبات ها می توانند حرکت کنند، پرتاب شوند، مسیر خود را عوض کنند،
00:49
and accelerate along their common orientation.
10
37283
2825
و با شتاب دور خود بچرخند.
00:52
On board are also a battery, a computer,
11
40108
3071
روی بدنه ی این روبات یک باتری، یک کامپیوتر،
00:55
various sensors and wireless radios.
12
43179
3954
سنسور های مختلف و سیستم های کنترل از راه دور وجود دارد.
00:59
Quads are extremely agile, but this agility comes at a cost.
13
47133
4629
کواد ها فوق العاده فرز و چابک هستند، اما این چابکی نیازمند سیستم هایی است.
01:03
They are inherently unstable, and they need some form
14
51762
2992
آن ها به طور ذاتی ناپایدار هستند، و برای پرواز
01:06
of automatic feedback control in order to be able to fly.
15
54754
3972
نیازمند سیستم های کنترل واکنش های اتوماتیک هستند.
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
ولی این وسیله چطور این کار را انجام داد ؟
01:19
Cameras on the ceiling and a laptop
17
67497
1818
دوربین های روی سقف و یک لپ تاپ مرکزی،
01:21
serve as an indoor global positioning system.
18
69315
2576
در مجموع نقش یک سیستم تشخیص موقعیت داخلی را ایفا می کنند.
01:23
It's used to locate objects in the space
19
71891
2185
این سیستم برای تشخیص موقعیت اشیائی در فضا استفاده می شود
01:26
that have these reflective markers on them.
20
74076
2527
که این نشانگر های بازتاب کننده را بر روی خود دارند.
01:28
This data is then sent to another laptop
21
76603
2061
این اطلاعات، سپس به لپ تاپ دیگری فرستاده می شوند
01:30
that is running estimation and control algorithms,
22
78664
2211
که تخمین جزئیات، و الگوریتم های کنترل بر روی آن صورت می گیرد،
01:32
which in turn sends commands to the quad,
23
80875
1886
و آن ها دستور های لازم را به کواد می فرستد،
01:34
which is also running estimation and control algorithms.
24
82761
3485
که کامپیوتر درون آن هم در حال انجام دادن تخمین جزئیات، و الگوریتم های کنترل است.
01:41
The bulk of our research is algorithms.
25
89620
2510
قسمت عمده ی تحقیقات ما مربوط به الگوریتم ها بود.
01:44
It's the magic that brings these machines to life.
26
92130
4161
این جادو است که به این روبات ها حیات می بخشد.
01:48
So how does one design the algorithms
27
96291
2043
اما چگونه یک نفر می تواند الگوریتم هایی را بنویسد،
01:50
that create a machine athlete?
28
98334
2277
که یک روبات ورزیده از آن نتیجه شود؟
01:52
We use something broadly called model-based design.
29
100611
2880
ما از سیستمی کلی، به نام طراحی پایه-مدلی استفاده می کنیم.
01:55
We first capture the physics with a mathematical model
30
103491
3154
ما ابتدا رفتار فیزیکی روبات را با یک مدل ریاضی شبیه سازی می کنیم.
01:58
of how the machines behave.
31
106645
2134
ما ابتدا رفتار فیزیکی روبات را با یک مدل ریاضی شبیه سازی می کنیم.
02:00
We then use a branch of mathematics
32
108779
2297
سپس ما بخشی از ریاضیات را استفاده می کنیم
02:03
called control theory to analyze these models
33
111076
2831
که به آن نظریه ی کنترل گفته می شود و برای تحلیل این مدل ها
02:05
and also to synthesize algorithms for controlling them.
34
113907
3913
و برای نوشتن الگوریتم های کنترل آن ها استفاده می شود.
02:09
For example, that's how we can make the quad hover.
35
117820
3048
به طور مثال، ما این طور یک کواد را در هوا معلق نگه می داریم.
02:12
We first captured the dynamics
36
120868
1408
ما ابتدا قوانین دینامیکی را
02:14
with a set of differential equations.
37
122276
1906
با معادلات دیفرانسیلی شبیه سازی می کنیم.
02:16
We then manipulate these equations with the help
38
124182
2349
سپس ما این معادلات را با کمک نظریه ی کنترل تعیین می کنیم،
02:18
of control theory to create algorithms that stabilize the quad.
39
126531
4640
تا الگوریتم هایی را برای متعادل کردن کواد به دست آوریم.
02:23
Let me demonstrate the strength of this approach.
40
131171
2946
اجازه بدهید قدرت این نحوه ی نوشتن الگوریتم ها را به شما نشان دهم.
02:29
Suppose that we want this quad to not only hover
41
137198
2549
تصور کنید ما می خواهیم نه تنها در هوا معلق بماند
02:31
but to also balance this pole.
42
139747
2782
بلکه وزن این میله را نیز متعادل کند.
02:34
With a little bit of practice,
43
142529
1844
با کمی تمرین،
02:36
it's pretty straightforward for a human being to do this,
44
144373
2391
یک انسان به راحتی می تواند این کار را انجام دهد،
02:38
although we do have the advantage of having
45
146764
1755
اگرچه ما این برتری را نسبت به آن ها داریم که دو پای ما بر روی زمین تکیه دارند
02:40
two feet on the ground
46
148519
1328
اگرچه ما این برتری را نسبت به آن ها داریم که دو پای ما بر روی زمین تکیه دارند
02:41
and the use of our very versatile hands.
47
149847
2957
و همین طور دست های فوق العاده منعطف و قابل تحرک در چند بعد را داریم.
02:44
It becomes a little bit more difficult
48
152804
2469
اگر تنها یک پا بر روی زمین داشته باشم،
02:47
when I only have one foot on the ground
49
155273
2296
و از دستانم استفاده نکنم،
02:49
and when I don't use my hands.
50
157569
2799
این کار فوق العاده سخت تر می شود.
02:52
Notice how this pole has a reflective marker on top,
51
160368
2951
دقت کنید که این میله یک نشانگر در بالای خود دارد،
02:55
which means that it can be located in the space.
52
163319
3894
که به این معناست که موقعیت این میله در فضا قابل تشخیص است.
03:04
(Applause)
53
172971
5976
(تشویق حاضرین)
03:10
You can notice that this quad is making fine adjustments
54
178947
2826
شما به راحتی می توانید بفهمید که این کواد تنظیمات دقیقی انجام می دهد
03:13
to keep the pole balanced.
55
181773
2195
تا این میله را در تعادل نگه دارد.
03:15
How did we design the algorithms to do this?
56
183968
3059
اما ما چگونه الگوریتم ها را طراحی کردیم تا این کار را انجام دهد؟
03:19
We added the mathematical model of the pole
57
187027
2105
ما مدل ریاضی میله را
03:21
to that of the quad.
58
189132
1519
به مدل ریاضی تعیین گرانیگاه کواد اضافه کردیم.
03:22
Once we have a model of the combined quad-pole system,
59
190651
2954
وقتی ما مدلی از سیستم ترکیبی کواد و میله داشته باشیم،
03:25
we can use control theory to create algorithms for controlling it.
60
193605
4933
می توانیم از نظریه ی کنترل برای نوشتن الگوریتم هایی برای کنترل آن استفاده کنیم.
03:30
Here, you see that it's stable,
61
198538
1588
ببینید، در تعادل قرار دارد،
03:32
and even if I give it little nudges,
62
200126
2693
و حتی اگر به آن ضربه ی کوچکی وارد کنیم،
03:34
it goes back to the nice, balanced position.
63
202819
5403
کواد دوباره خود را به موقعیت تعادل مناسبی باز می گرداند.
03:40
We can also augment the model to include
64
208222
1663
ما همچنین می توانیم این مدل را با دادن موقعیت کواد در فضا بهبود ببخشیم.
03:41
where we want the quad to be in space.
65
209885
2441
ما همچنین می توانیم این مدل را با دادن موقعیت کواد در فضا بهبود ببخشیم.
03:44
Using this pointer, made out of reflective markers,
66
212326
3069
با استفاده از این دستگاه تعیین کننده ی موقعیت، که از نشانگر های بازتاب کننده ساخته شده است،
03:47
I can point to where I want the quad to be in space
67
215395
2224
من می توانم جایی که می خواهم کواد به آن جا برود را،
03:49
a fixed distance away from me.
68
217619
3367
البته با فاصله ی مشخصی از خودم تعیین کنم.
04:07
The key to these acrobatic maneuvers is algorithms,
69
235763
2902
کلید انجام این مانور های آکروباتیک الگوریتم ها هستند،
04:10
designed with the help of mathematical models
70
238665
2426
که با کمک مدل های ریاضی و نظریه ی کنترل
04:13
and control theory.
71
241091
1950
طراحی شده اند.
04:15
Let's tell the quad to come back here
72
243041
2214
اجازه بدهید کواد را به این جا بازگردانیم
04:17
and let the pole drop,
73
245255
1819
و میله را بندازیم،
04:19
and I will next demonstrate the importance
74
247074
1918
و من اهمیت درک مدل های فیزیکی
04:20
of understanding physical models
75
248992
2119
و فعالیت های دنیای فیزیکی را
04:23
and the workings of the physical world.
76
251111
4120
بعداً برای شما به نمایش در خواهم آورد.
04:37
Notice how the quad lost altitude
77
265462
1770
دقت کنید هنگامی که این لیوان آب را بر روی کواد قرار دادم
04:39
when I put this glass of water on it.
78
267232
2082
چگونه ارتفاعش را کم کرد.
04:41
Unlike the balancing pole, I did not include
79
269314
2801
بر خلاف میله ی قبلی، من مدل ریاضی لیوان آب را وارد سیستم نکردم.
04:44
the mathematical model of the glass in the system.
80
272115
2584
بر خلاف میله ی قبلی، من مدل ریاضی لیوان آب را وارد سیستم نکردم.
04:46
In fact, the system doesn't even know that the glass of water is there.
81
274699
2919
در حقیقت، سیستم حتی نمی داند لیوان آبی روی کواد قرار دارد.
04:49
Like before, I could use the pointer to tell the quad
82
277618
3292
مثل قبل، می توانم از دستگاه تعیین موقعیت
04:52
where I want it to be in space.
83
280910
2589
برای بردن کواد به نقطه ای از فضا که می خواهم استفاده کنم.
04:55
(Applause)
84
283499
9597
(تشویق حاضرین)
05:05
Okay, you should be asking yourself,
85
293096
2110
خیلی خب، حتماً از خود می پرسید،
05:07
why doesn't the water fall out of the glass?
86
295206
2509
چطور آب از داخل لیوان بیرون نمی ریزد؟
05:09
Two facts: The first is that gravity acts
87
297715
3211
دو حقیقت وجود دارد: اولاً این که نیروی جاذبه ی زمین
05:12
on all objects in the same way.
88
300926
2125
بر تمامی اشیاء مثل هم عمل می کند.
05:15
The second is that the propellers are all pointing
89
303051
2464
دوماً این که پروانه ها دقیقاً در مسیری که لیوان آب حرکت می کند،
05:17
in the same direction of the glass, pointing up.
90
305515
3127
حرکت می کنند، یعنی به سمت بالا.
05:20
You put these two things together, the net result
91
308642
2377
و اگر شما برآیند این دو نیرو را حساب کنید،
05:23
is that all side forces on the glass are small
92
311019
2287
به این نتیجه می رسید که نیرو های غیر عمودی وارد شده بر لیوان بسیار ناچیز هستند،
05:25
and are mainly dominated by aerodynamic effects,
93
313306
2785
و غالباً با اثرات آیرودینامیکی قابل جبران هستند،
05:28
which as these speeds are negligible.
94
316091
3841
که در این سرعت ها قابل چشم پوشی است.
05:35
And that's why you don't need to model the glass.
95
323336
2071
و به همین دلیل شما نیازی به افزودن معادلات مدل لیوان به کواد ندارید.
05:37
It naturally doesn't spill no matter what the quad does.
96
325407
3848
به طور طبیعی کواد مایع درون لیوان را نمی ریزد، هر کاری که می خواهد انجام بدهد.
05:50
(Applause)
97
338651
7051
(تشویق حاضرین)
05:57
The lesson here is that some high-performance tasks
98
345702
4016
اما مزیت این روبات نسبت به سایرین این است که،
06:01
are easier than others,
99
349718
1397
بعضی از کار های پیچیده را، راحت تر از بقیه ی دستگاه ها انجام می دهند،
06:03
and that understanding the physics of the problem
100
351115
2296
و این درک فیزیکی مسئله،
06:05
tells you which ones are easy and which ones are hard.
101
353411
2616
به شما می گوید چه کار هایی ساده و چه کار هایی دشوار هستند.
06:08
In this instance, carrying a glass of water is easy.
102
356027
2359
در این مثال، حمل کردن یک لیوان آب ساده است.
06:10
Balancing a pole is hard.
103
358386
3785
اما حفظ تعادل یک میله سخت است.
06:14
We've all heard stories of athletes
104
362171
1802
ما همه داستان هایی درباره ی ورزشکارانی شنیده ایم،
06:15
performing feats while physically injured.
105
363973
2493
که با آسیب فیزیکی مسابقه داده بودند.
06:18
Can a machine also perform
106
366466
1519
آیا یک روبات می تواند در شرایطی که به شدت آسیب دیده است،
06:19
with extreme physical damage?
107
367985
2651
همچنان به عملکرد خود ادامه دهد؟
06:22
Conventional wisdom says that you need
108
370636
1726
دانش متداول ما می گوید که حداقل چهار موتور پروانه دار ثابت برای پرواز نیاز دارید،
06:24
at least four fixed motor propeller pairs in order to fly,
109
372362
3690
دانش متداول ما می گوید که حداقل چهار موتور پروانه دار ثابت برای پرواز نیاز دارید،
06:28
because there are four degrees of freedom to control:
110
376052
2112
زیرا چهار عملکرد برای کنترل کواد وجود دارد:
06:30
roll, pitch, yaw and acceleration.
111
378164
3028
حرکت کردن، پرتاب شدن، تغییر مسیر و شتاب گرفتن.
06:33
Hexacopters and octocopters, with six and eight propellers,
112
381192
3245
هگزاکوپتر ها و اوکتاکوپتر ها، با شش و هشت پروانه،
06:36
can provide redundancy,
113
384437
1483
می توانند کار های اضافه تری انجام دهند،
06:37
but quadrocopters are much more popular
114
385920
1989
اما کوادروکوپتر ها بیشتر جا افتاده اند،
06:39
because they have the minimum number
115
387909
1815
زیرا حداقل تعداد موتور های پروانه دار ثابت را دارند:
06:41
of fixed motor propeller pairs: four.
116
389724
2476
چهار تا.
06:44
Or do they?
117
392200
1965
اما آیا واقعاً به این تعداد هم نیاز دارند؟
07:01
If we analyze the mathematical model of this machine
118
409476
2600
اگر ما مدل ریاضی ابن روبات را تنها با دو پروانه ی سالم تحلیل کنیم،
07:04
with only two working propellers,
119
412076
2176
اگر ما مدل ریاضی ابن روبات را تنها با دو پروانه ی سالم تحلیل کنیم،
07:06
we discover that there's an unconventional way to fly it.
120
414252
6756
می فهمیم که یک راه غیر متعارف نیز برای به پرواز در آوردن آن وجود دارد.
07:19
We relinquish control of yaw,
121
427980
1706
ما توانایی تغییر مسیر را از دست می دهیم،
07:21
but roll, pitch and acceleration can still be controlled
122
429686
3070
اما همچنان حرکت، پرتاب و شتاب دادن به آن
07:24
with algorithms that exploit this new configuration.
123
432756
5452
به کمک الگو هایی که با این ساختار جدید سازگاری دارند قابل کنترل است.
07:33
Mathematical models tell us exactly when
124
441668
2432
مدل های ریاضی به طور دقیق به ما نشان می دهند
07:36
and why this is possible.
125
444100
2072
که چه زمانی و به چه دلیل این شرایط امکان پذیر هستند.
07:38
In this instance, this knowledge allows us to design
126
446172
2368
در این اختراع، این دانش به ما اجازه می دهد
07:40
novel machine architectures
127
448540
2256
تا ساختاری جدید از روبات ها را طراحی کنیم
07:42
or to design clever algorithms that gracefully handle damage,
128
450796
4176
یا الگوریتم های هوشمندانه ای که دقیقاً همان طور که انسان های ورزشکار می توانند،
07:46
just like human athletes do,
129
454972
1724
به آرامی از پس آسیب های وارده به سیستم بر می آیند،
07:48
instead of building machines with redundancy.
130
456696
3823
که این مکانیزم از اضافه کردن موتور ها و سیستم های اضافی به آن بسیار بهتر است.
07:52
We can't help but hold our breath when we watch
131
460519
2112
دیدن یک قهرمان شیرجه از ارتفاع،
07:54
a diver somersaulting into the water,
132
462631
2437
که در راه رسیدن به آب در هوا پشتک می زند،
07:57
or when a vaulter is twisting in the air,
133
465068
1790
یا دیدن یک قهرمان پرش با نیزه، که روی هوا پیچ و تاب می خورد،
07:58
the ground fast approaching.
134
466858
1718
و با شتاب به زمین نزدیک می شود، خیره کننده است.
08:00
Will the diver be able to pull off a rip entry?
135
468576
2568
آیا قهرمان شیرجه می تواند رکورد جدیدی بزند؟
08:03
Will the vaulter stick the landing?
136
471144
2000
آیا قهرمان پرش با نیزه می تواند از روی مانع بپرد؟
08:05
Suppose we want this quad here
137
473144
1668
تصور کنید ما می خواهیم این کواد در این جا
08:06
to perform a triple flip and finish off
138
474812
2451
سه پشتک پشت سر هم بزند،
08:09
at the exact same spot that it started.
139
477263
2269
و نهایتاً به همان نقطه ای که از آن جا شروع کرده است باز گردد.
08:11
This maneuver is going to happen so quickly
140
479532
2347
این حرکت به قدری سریع انجام می شود
08:13
that we can't use position feedback to correct the motion during execution.
141
481879
3629
که ما نمی توانیم از بازخورد اطلاعات موقعیت سیستم استفاده کنیم تا حرکت را هنگام انجام این عملیات تصحیح کنیم.
08:17
There simply isn't enough time.
142
485508
2274
به طور خیلی ساده می توان گفت زمان کافی وجود ندارد.
08:19
Instead, what the quad can do is perform the maneuver blindly,
143
487782
3694
در عوض، کواد می تواند این مانور را به صورت کور انجام دهد،
08:23
observe how it finishes the maneuver,
144
491476
2232
به عبارت دیگر این که ابتدا ببیند وقتی مانور به پایان می رسد در چه موقعیتی قرار دارد،
08:25
and then use that information to modify its behavior
145
493708
2424
و سپس از اطلاعات استفاده می کند تا عملکردش را تصحیح کند،
08:28
so that the next flip is better.
146
496132
2289
و پشتک بعدی را به نحو بهتری انجام دهد.
08:30
Similar to the diver and the vaulter,
147
498421
1812
مانند قضیه ی قهرمان شیرجه و پرش با نیزه،
08:32
it is only through repeated practice
148
500233
1919
دستگاه تنها با استفاده از تکرار و تمرین
08:34
that the maneuver can be learned and executed
149
502152
1925
می تواند تصحیح و بهتر شود،
08:36
to the highest standard.
150
504077
2133
تا به بالاترین سطح استاندارد برسد.
08:46
(Applause)
151
514412
4752
(تشویق حاضرین)
08:51
Striking a moving ball is a necessary skill in many sports.
152
519164
3472
ضربه زدن به یک توپ در حال حرکت مهارتی الزامی در بسیاری از ورزش ها است.
08:54
How do we make a machine do
153
522636
1795
اما ما می توانیم روباتی بسازیم
08:56
what an athlete does seemingly without effort?
154
524431
3753
که همان کاری را که ورزشکار انجام می دهد، ظاهراً بدون هیچ زحمتی انجام دهد.
09:15
(Applause)
155
543943
6599
(تشویق حاضرین)
09:22
This quad has a racket strapped onto its head
156
550542
2650
یک راکت بدمینتون کوچک به بالای این کواد بسته شده است
09:25
with a sweet spot roughly the size of an apple, so not too large.
157
553192
3487
که اندازه ی صفحه ی مرتجع آن به زحمت به اندازه ی یک سیب می رسد، آن قدر ها بزرگ نیست.
09:28
The following calculations are made every 20 milliseconds,
158
556679
3167
محاسبات مورد نیاز هر ۲۰ میلی ثانیه انجام می شوند،
09:31
or 50 times per second.
159
559846
1756
یا به عبارت دیگر ۵۰ بار در هر ثانیه.
09:33
We first figure out where the ball is going.
160
561602
2812
ابتدا ما باید مسیر توپ را تعیین کنیم.
09:36
We then next calculate how the quad should hit the ball
161
564414
2437
سپس محاسبه می کنیم که کواد چطور باید به توپ ضربه بزند
09:38
so that it flies to where it was thrown from.
162
566851
3099
تا به همان جایی برگردد که از آن جا پرتاب شده است.
09:41
Third, a trajectory is planned that carries the quad
163
569950
4456
سوم، مسیری مشخص می شود که کواد را از موقعیت اولیه اش،
09:46
from its current state to the impact point with the ball.
164
574406
3024
به محل ضربه زدن به توپ می برد.
09:49
Fourth, we only execute 20 milliseconds' worth of that strategy.
165
577430
3809
چهارم، ما تنها ۲۰ میلی ثانیه از عملیات را انجام داده ایم.
09:53
Twenty milliseconds later, the whole process is repeated
166
581239
2807
بیست میلی ثانیه بعد، تمامی این مراحل تکرار می شوند
09:56
until the quad strikes the ball.
167
584046
2243
تا کواد به توپ ضربه بزند.
10:07
(Applause)
168
595560
2646
(تشویق حاضرین)
10:10
Machines can not only perform dynamic maneuvers on their own,
169
598206
3372
روبات ها نه تنها می توانند حرکات دینامیک را به تنهایی انجام دهند،
10:13
they can do it collectively.
170
601578
1863
بلکه این کار را به طور گروهی نیز انجام می دهند.
10:15
These three quads are cooperatively carrying a sky net.
171
603441
3587
این سه کواد، به طور مشترک یک شبکه را در هوا تشکیل می دهند.
10:28
(Applause)
172
616574
5411
(تشویق حاضرین)
10:33
They perform an extremely dynamic
173
621985
2197
آن ها یک مانور کاملاً دینامیکی
10:36
and collective maneuver
174
624182
2168
و گروهی را
10:38
to launch the ball back to me.
175
626350
1692
برای برگرداندن توپ به من انجام می دهند.
10:40
Notice that, at full extension, these quads are vertical.
176
628042
3511
توجه کنید، هنگام باز شدن کامل تور، کواد ها به حالت عمودی قرار دارند.
10:48
(Applause)
177
636486
1772
(تشویق حاضرین)
10:50
In fact, when fully extended,
178
638258
2287
در حقیقت، وقتی تور به طور کامل باز می شود،
10:52
this is roughly five times greater than what a bungee jumper feels
179
640545
2685
این کشش نزدیک به ۵ برابر، بیشتر از کششی است که
10:55
at the end of their launch.
180
643230
4588
یک ورزشکار بانجی جامپینگ، در طناب بسته شده به پایش احساس می کند.
11:03
The algorithms to do this are very similar
181
651009
2677
الگوریتم هایی که برای این کار نوشته شده اند، تا حدود زیادی شبیه به الگوریتم هایی هستند که،
11:05
to what the single quad used to hit the ball back to me.
182
653686
3384
یک کواد به تنهایی برای بازگرداندن توپ به سمت من استفاده می کند.
11:09
Mathematical models are used to continuously re-plan
183
657070
2864
مدل های ریاضی طبق برنامه ریزی هر ثانیه ۲۰ بار تکرار می شوند.
11:11
a cooperative strategy 50 times per second.
184
659934
4515
مدل های ریاضی طبق برنامه ریزی هر ثانیه ۲۰ بار تکرار می شوند.
11:16
Everything we have seen so far has been
185
664449
1877
تمام چیز هایی که تا به حال دیده ایم
11:18
about the machines and their capabilities.
186
666326
2463
درباره ی این روبات ها و توانایی های آن ها بوده است.
11:20
What happens when we couple this machine athleticism
187
668789
3015
اما وقتی ما این ورزشکاری ماشینی را
11:23
with that of a human being?
188
671804
1776
با یک انسان هماهنگ کنیم، چه اتفاقی می افتد؟
11:25
What I have in front of me is a commercial gesture sensor
189
673580
3805
چیزی که در این جا دارم یک سنسور حرکت سنج موجود در بازار است
11:29
mainly used in gaming.
190
677385
1309
که غالباً در بازی های رایانه ای استفاده می شود.
11:30
It can recognize what my various body parts
191
678694
1804
این سنسور می تواند حرکات اعضای بدن مرا در همان لحظه تشخیص دهد.
11:32
are doing in real time.
192
680498
2048
این سنسور می تواند حرکات اعضای بدن مرا در همان لحظه تشخیص دهد.
11:34
Similar to the pointer that I used earlier,
193
682546
2116
مثل همان دستگاه تعیین کننده ی موقعیتی که قبل تر از آن استفاده کردم،
11:36
we can use this as inputs to the system.
194
684662
2792
ما می توانیم از آن برای دادن اطلاعات به سیستم استفاده کنیم.
11:39
We now have a natural way of interacting
195
687454
2396
چیزی که در این جا داریم یک تعامل طبیعی
11:41
with the raw athleticism of these quads with my gestures.
196
689850
4944
بین توانمندی خام این کواد ها و حرکات من است.
12:22
(Applause)
197
730453
4400
(تشویق حاضرین)
12:35
Interaction doesn't have to be virtual. It can be physical.
198
743982
4007
تعامل الزاماً نباید به صورت مجازی باشد.
12:39
Take this quad, for example.
199
747989
1725
به طور مثال، این کواد را تصور کنید.
12:41
It's trying to stay at a fixed point in space.
200
749714
2628
این کواد تلاش می کند تا در نقطه ی ثابتی در فضا بماند.
12:44
If I try to move it out of the way, it fights me,
201
752342
3837
اگر بخواهم آن را از جایی که ایستاده است جا به جا کنم، با من مقابله خواهد کرد،
12:48
and moves back to where it wants to be.
202
756179
4155
و به جایی که می خواهد در آن بماند باز خواهد گشت.
12:52
We can change this behavior, however.
203
760334
3039
اگرچه، ما می توانیم این رفتار را تغییر دهیم.
12:55
We can use mathematical models
204
763373
1699
ما می توانیم از مدل های ریاضی استفاده کنیم
12:57
to estimate the force that I'm applying to the quad.
205
765072
3133
تا نیرویی که به کواد وارد می کنم را تخمین بزنیم.
13:00
Once we know this force, we can also change the laws of physics,
206
768205
3238
از آن جایی که ما این نیرو را می شناسیم، حتی می توانیم قوانین فیزیک را تغییر دهیم،
13:03
as far as the quad is concerned, of course.
207
771443
4499
البته قوانینی که برای کواد تعریف می شود.
13:07
Here the quad is behaving as if it were
208
775942
2263
در این حرکت کواد طوری رفتار می کند که انگار در یک سیال لزج است.
13:10
in a viscous fluid.
209
778205
4365
در این حرکت کواد طوری رفتار می کند که انگار در یک سیال لزج است.
13:14
We now have an intimate way
210
782570
2174
همان طور که می بینید، یک راه ساده اما حرفه ای
13:16
of interacting with a machine.
211
784744
1849
برای تعامل داشتن با یک روبات داریم.
13:18
I will use this new capability to position
212
786593
2506
من می توانم این توانایی جدید را
13:21
this camera-carrying quad to the appropriate location
213
789099
2577
در مورد این کواد حامل دوربین
13:23
for filming the remainder of this demonstration.
214
791676
3186
برای فیلم برداری از قسمت پایانی این سخنرانی استفاده کنم.
13:36
So we can physically interact with these quads
215
804222
2768
بنابراین ما می توانیم به صورت فیزیکی با این کواد ها تعامل داشته باشیم
13:38
and we can change the laws of physics.
216
806990
2403
و می توانیم قوانین فیزیک را تغییر دهیم.
13:41
Let's have a little bit of fun with this.
217
809393
2313
اجازه بدهید کمی با این روبات ها تفریح کنیم.
13:43
For what you will see next, these quads
218
811706
1704
در حرکتی که الآن انجام می دهم،
13:45
will initially behave as if they were on Pluto.
219
813410
3496
این کواد ها ابتدا طوری واکنش فیزیکی نشان می دهند که انگار در سیاره ی پلوتو هستند.
13:48
As time goes on, gravity will be increased
220
816906
2312
با گذشت زمان، نیروی گرانش افزایش پیدا خواهد کرد،
13:51
until we're all back on planet Earth,
221
819218
2120
تا زمانی که به نیروی گرانش زمین برسد،
13:53
but I assure you we won't get there.
222
821338
1719
اما من مطمئنم نمی توانم تا آن حد برسم.
13:55
Okay, here goes.
223
823057
3501
خیلی خب، شروع می کنم.
14:05
(Laughter)
224
833667
3412
(خنده ی حاضرین)
14:34
(Laughter)
225
862778
3208
(خنده ی حاضرین)
14:37
(Applause)
226
865986
3386
(تشویق حاضرین)
14:41
Whew!
227
869372
1207
وای !
14:46
You're all thinking now,
228
874779
1517
حتماً الآن با خودتان فکر می کنید،
14:48
these guys are having way too much fun,
229
876296
1975
کسانی که روی این روبات کار می کنند خیلی تفریح می کنند،
14:50
and you're probably also asking yourself,
230
878271
2079
و احتمالاً از خودتان می پرسید،
14:52
why exactly are they building machine athletes?
231
880350
3936
دقیقاً چرا آن ها روبات های ورزشکار می سازند؟
14:56
Some conjecture that the role of play in the animal kingdom
232
884286
2652
به این دلیل که وظیفه ی ما در قلمروی جانوران
14:58
is to hone skills and develop capabilities.
233
886938
2752
ارتقاء مهارت ها و بهبود بخشیدن توانایی های ماست.
15:01
Others think that it has more of a social role,
234
889690
2066
دیگران ممکن است فکر کنند این بیشتر یک وظیفه ی اجتماعی است،
15:03
that it's used to bind the group.
235
891756
1674
تا این که گروه را متحد کند.
15:05
Similarly, we use the analogy of sports and athleticism
236
893430
3533
همین طور، ما از مقایسه ی بین ورزش و ورزیدگی استفاده می کنیم،
15:08
to create new algorithms for machines
237
896963
2079
تا الگوریتم های جدیدی برای روبات ها طراحی کنیم
15:11
to push them to their limits.
238
899042
2147
و از آن ها نهایت بهره را ببریم.
15:13
What impact will the speed of machines have on our way of life?
239
901189
3677
اما تأثیر سرعت روبات ها بر مسیر زندگی ما چیست؟
15:16
Like all our past creations and innovations,
240
904866
2389
همانند ابداعات و نوآوری های پیشین بشر،
15:19
they may be used to improve the human condition
241
907255
2827
می توان از آن ها برای بهبود بخشیدن به شرایط زندگی انسان استفاده کرد،
15:22
or they may be misused and abused.
242
910082
2501
یا این که از آن ها استفاده های نادرست یا سوء استفاده بشود.
15:24
This is not a technical choice we are faced with;
243
912583
1923
اما ما با یک انتخاب تکنیکی مواجه نیستیم؛
15:26
it's a social one.
244
914506
1755
بلکه این یک انتخاب اجتماعی است.
15:28
Let's make the right choice,
245
916261
1390
اجازه دهید انتخاب درست را انجام دهیم،
15:29
the choice that brings out the best in the future of machines,
246
917651
2405
انتخابی که بهتری شرایط را در آینده ی ماشین ها برای ما فراهم خواهد کرد،
15:32
just like athleticism in sports
247
920056
1812
همانند ورزیدگی در ورزش ها،
15:33
can bring out the best in us.
248
921868
2161
روبات ها می توانند توانایی ما را تا حد زیادی بهبود ببخشند.
15:36
Let me introduce you to the wizards behind the green curtain.
249
924029
3450
اجازه بدهید جادوگران پشت پرده ی سبز را به شما معرفی کنم.
15:39
They're the current members of the Flying Machine Arena research team.
250
927479
2900
آن ها اعضای تیم تحقیقاتی روبات های پرنده ی آرنا (Arena) هستند.
15:42
(Applause)
251
930379
4769
(تشویق حاضرین)
15:47
Federico Augugliaro, Dario Brescianini, Markus Hehn,
252
935148
3046
فدریکو آگوگلیارو، داریو برسیانینی، مارکوس هن،
15:50
Sergei Lupashin, Mark Muller and Robin Ritz.
253
938194
2824
سرگی لوپاشین، مارک مولر و رابین ریتز.
15:53
Look out for them. They're destined for great things.
254
941018
1932
به آن ها نگاه کنید. آن ها آینده ی درخشانی خواهند داشت.
15:54
Thank you.
255
942950
1178
متشکرم.
15:56
(Applause)
256
944128
6354
(تشویق حاضرین)
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