TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
Raffaello D'Andrea: Les époustouflants engins volants du futur
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Le terme « drone » évoque un objet qui peut être très utile, ou effrayant. Peu de personnes les envisagent comme des objets esthétiques. Rafales D'Andrea est un spécialiste des systèmes autonomes et il développe des engins volants dont les derniers prototypes repoussent les limites du vol autonome : une aile qui peut voler verticalement et traverser des perturbations, un vaisseau muni de 8 hélices ambivalent à l'orientation de son vol, ou encore un essaim coordonné de micro-quadrimoteurs.
Attachez vos ceintures pour un voyage merveilleux avec ces engins volants, des libellules sur la scène de 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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00:12
What started as a platform for hobbyists
0
920
1976
Notre plateforme pour amateurs
00:14
is poised to become
a multibillion-dollar industry.
a multibillion-dollar industry.
1
2920
2936
pourrait très bien se transformer
en aventure industrielle.
en aventure industrielle.
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
Les applications commerciales
pour les drones sont multiples :
pour les drones sont multiples :
surveillance, monitoring environnemental,
photographie, cinéma ou journalisme.
photographie, cinéma ou journalisme.
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
C'est possible grâce
au savoir-faire qui se développe
au savoir-faire qui se développe
dans les centres de recherche
dans le monde.
dans le monde.
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
Avant que les livraisons de colis
aériennes ne fassent partie de notre vie,
aériennes ne fassent partie de notre vie,
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
une flotte autonome d'engins volants
ont construit une tour de 6 mètres,
ont construit une tour de 6 mètres,
composées de 1500 briques.
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
Cet exploit a eu lieu en direct,
au centre FRAC, en France.
au centre FRAC, en France.
Depuis quelques années, ces objets
volent avec des cables.
volent avec des cables.
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
00:45
By tethering flying machines,
12
33760
1416
En les attachant,
elles atteignent une haute vélocité
et de fortes accélérations
et de fortes accélérations
00:47
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
and accelerations in very tight spaces.
13
35200
3776
dans des espaces ténus.
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
Elles peuvent construire
en autonomie des structures suspendues.
en autonomie des structures suspendues.
Elles ont appris à porter des charges,
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
à gérer les perturbations,
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
et, de manière générale, à interagir
avec le monde physique.
avec le monde physique.
Aujourd'hui, je vais vous montrer
quelques-uns de nos projets en cours.
quelques-uns de nos projets en cours.
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
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
Notre but est de repousser les limites
du possible des vols autonomes.
du possible des vols autonomes.
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
01:09
Now, for a system to function
autonomously,
autonomously,
21
57040
2456
Pour qu'un système fonctionne
de manière autonome,
de manière autonome,
il doit connaître collectivement,
la localisation de chaque objet volant
la localisation de chaque objet volant
01:11
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
of its mobile objects in space.
22
59520
4456
qui constitue son essaim.
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
Dans notre labo à ETH Zurich,
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
nous utilisons des caméras
externes pour localiser les objets.
externes pour localiser les objets.
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
Ça nous permet de concentrer nos efforts
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
sur le développement rapide
de tâches très dynamiques.
de tâches très dynamiques.
Les démos d'aujourd'hui sont basées
sur une nouvelle technique de localisation
sur une nouvelle technique de localisation
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
développée par Verity Studios,
une spin-off du labo.
une spin-off du labo.
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
Il n'y a pas de caméra externe.
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
Chaque engin volant détermine
sa localisation dans l'espace
sa localisation dans l'espace
avec des capteurs embarqués,
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
et un ordinateur embarqué
qui détermine les actions à prendre.
qui détermine les actions à prendre.
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
Les seules commandes externes
sont les plus sensibles :
sont les plus sensibles :
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
« décoller » et « atterrir ».
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
Voici ce qu'on appelle une « aile VTOL ».
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
C'est un avion qui veut le beurre,
et l'argent du beurre.
et l'argent du beurre.
Comme tout aéronef à voilure fixe,
il est très efficace pour voler,
il est très efficace pour voler,
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
bien meilleur que les hélicoptères.
Contrairement aux avions à voilure fixe,
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
02:24
it is capable of hovering,
40
132920
1496
il peut voler verticalement.
02:26
which has huge advantages
for takeoff, landing
for takeoff, landing
41
134440
3136
C'est particulièrement intéressant
au décollage et à l'atterrissage,
au décollage et à l'atterrissage,
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
et offre une grande flexibilité.
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
Hélas, il y a un revers de la médaille.
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
Une des contraintes des ailes VTOL
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
est sa sensibilité aux perturbations
comme les rafales de vent.
comme les rafales de vent.
Nous développons des architectures
et algorithmes nouveaux
et algorithmes nouveaux
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
pour résoudre ces contraintes.
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
Le principe est que l'aéronef
puisse récupérer sa stabilité,
puisse récupérer sa stabilité,
02:52
no matter what state it finds itself in,
49
160840
2640
quelle que soit la situation,
03:03
and through practice,
improve its performance over time.
improve its performance over time.
50
171400
2920
et, avec l'expérience,
qu'il améliore ses performances.
qu'il améliore ses performances.
03:15
(Applause)
51
183600
4400
(Applaudissements)
03:22
OK.
52
190000
1200
Bon.
03:33
When doing research,
53
201480
1216
Dans nos recherches,
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
nous nous posons souvent des questions
fondamentales abstraites
fondamentales abstraites
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
pour aller au cœur du sujet.
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
Une de ces question est la suivante :
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
quel est le nombre minimum de composants
animés nécessaires pour contrôler un vol ?
animés nécessaires pour contrôler un vol ?
Il y a plusieurs raisons pratiques
derrière ses questions.
derrière ses questions.
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
03:51
Helicopters, for example,
60
219760
1256
Prenez les hélicoptères.
03:53
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
as machines with a thousand moving parts
61
221040
3856
On les affectionne parce qu'ils sont
constitués de 1000 composants mobiles,
constitués de 1000 composants mobiles,
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
qui se liguent toutes pour vous blesser.
Or, des pilotes expérimentés ont pu,
il y a des dizaines d'années de ça,
il y a des dizaines d'années de ça,
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
faire voler à distance des aéronefs
équipés de deux composants animés :
équipés de deux composants animés :
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
une hélice et un gouvernail.
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
Nous venons de découvrir
qu'une seule pièce mobile suffit.
qu'une seule pièce mobile suffit.
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
Voici un Mono Spinner,
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
l'objet volant télécommandé
le plus simple mécaniquement parlant,
le plus simple mécaniquement parlant,
sorti du berceau il y a quelques mois.
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
Il n'a qu'un seul composant animé :
une hélice.
une hélice.
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
Il n'y a ni volets, ni charnières,
ni ailerons.
ni ailerons.
Aucun vérin, aucune surface de contrôle.
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
Il n'y a qu'une simple hélice.
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
Quoique mécaniquement simple,
le cerveau électronique fonctionne
à plein régime,
à plein régime,
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
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
pour lui permettre de voler
de manière stable,
de manière stable,
et de se mouvoir librement.
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
Il n'est pas encore muni des algorithmes
sophistiqués de l'aile VTOL.
sophistiqués de l'aile VTOL.
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
Ce qui signifie que pour qu'il vole,
on doit le lancer d'une manière
très précise.
très précise.
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
La probabilité que j'y arrive devant vous
est très faible.
est très faible.
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
Je préfère donc vous en montrer une vidéo,
filmée hier soir.
filmée hier soir.
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
(Rires)
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
05:10
(Applause)
87
298320
3320
(Applaudissements)
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
Le monospinner représente la frugalité.
Voici maintenant son opposé,
l'Omni Copter, composé de huit hélices.
l'Omni Copter, composé de huit hélices.
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
C'est un exercice dans l'excès.
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
Que faire de tous ces excédents ?
Vous le constatez, il est très symétrique.
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
La conséquence est son ambivalence
par rapport à l'orientation.
par rapport à l'orientation.
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
Ça lui confère des capacités de vol
extraordinaires
extraordinaires
n'importe où dans l'espace,
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
sans notion d'avant ou d'arrière,
ou de rotation sur lui-même.
ou de rotation sur lui-même.
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
05:51
It has its own complexities,
98
339040
1376
Il a ses propres difficultés,
05:52
mainly having to do
with the interacting flows
with the interacting flows
99
340440
2656
principalement liées
à l'interaction des courants
à l'interaction des courants
provoqués par ses huit hélices.
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
Une partie de tout ça peut être modélisée.
Le reste est appris en volant.
Le reste est appris en volant.
Regardons ensemble.
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
06:44
(Applause)
103
392760
3760
(Applaudissements)
06:52
If flying machines are going
to enter part of our daily lives,
to enter part of our daily lives,
104
400720
2905
Comme les drones vont faire
partie de notre vie quotidienne,
partie de notre vie quotidienne,
ils devront être extrêmement
sûrs et fiables.
sûrs et fiables.
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
Cette machine, là-bas,
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
est constituée de deux objets volants,
équipés de deux hélices.
équipés de deux hélices.
Celui-ci tourne dans le sens
des aiguilles d'une montre.
des aiguilles d'une montre.
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
Celui-là, dans le sens contraire.
07:07
When you put them together,
110
415600
1336
Quand on les couple,
07:08
they behave like one
high-performance quadrocopter.
high-performance quadrocopter.
111
416960
2600
ils se comportent comme un quadricoptère
à haute performance.
à haute performance.
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
Si un problème survient,
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
un rotor ou une hélice en panne,
l'électronique ou une batterie qui lâche,
l'électronique ou une batterie qui lâche,
il peut continuer de rester en vol,
quoique ses performances se dégradent.
quoique ses performances se dégradent.
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
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
Je vais vous montrer ça
en désactivant une moitié.
en désactivant une moitié.
07:56
(Applause)
116
464240
3160
(Applaudissements)
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
La dernière démonstration explore
les essaims synthétiques.
les essaims synthétiques.
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
Un grand nombre d'entités
autonomes et coordonnées
autonomes et coordonnées
ouvre des perspectives nouvelles
à l'expression artistique.
à l'expression artistique.
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
Nous avons acheté des micro quadrimoteurs,
qui sont moins lourds
qu'une tranche de pain.
qu'une tranche de pain.
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
Nous les avons équipés
de notre technologie,
de notre technologie,
et d'algorithmes dédiés.
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
Leur nombre peut être illimité
parce que chaque unité connaît
sa localisation dans l'espace,
sa localisation dans l'espace,
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
et s'auto-contrôle.
08:55
(Applause)
128
523840
3440
(Applaudissements)
09:19
(Applause)
129
547360
4480
(Applaudissements)
10:18
(Applause)
130
606040
3640
(Applaudissements)
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
J'espère que ces démonstrations
vont vous inciter à imaginer
vont vous inciter à imaginer
des nouveaux rôles révolutionnaires
pour les objets volants.
pour les objets volants.
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
Celui-ci, qui est ultra-sûr,
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
aspire à fournir un éclairage indirect
à Broadway.
à Broadway.
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
(Rires)
10:49
The reality is that it is
difficult to predict
difficult to predict
136
637800
2176
En fait, c'est très difficile de prédire
l'impact qu'aura
cette technologie naissante.
cette technologie naissante.
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
Pour nous, la satisfaction émerge
du voyage et du processus créatif.
du voyage et du processus créatif.
Ça nous rappelle combien notre univers
est merveilleux et magique,
est merveilleux et magique,
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
qu'il pousse les être créatifs
à le ciseler de manière si spectaculaire.
à le ciseler de manière si spectaculaire.
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
Que cette technologie recèle un potentiel
économique et commercial extraordinaire
économique et commercial extraordinaire
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
n'est que la cerise sur le gateau.
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
11:16
Thank you.
146
664480
1216
Merci.
(Applaudissements)
11:17
(Applause)
147
665720
3240
ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneerRaffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs.
Why you should listen
Raffaello D'Andrea combines academics, business, and the arts to explore the capabilities of autonomous systems. As part of his research as professor of dynamic systems and control at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH Zürich), he and his collaborators enchant viewers with works like the self-destructing, self-assembling Robotic Chair, or the Balancing Cube that can perch itself on its corners.
D’Andrea and his team created the Flying Machine Arena to test the gravity-defying abilities of their athletic flying robots. Building on research in the Flying Machine Arena, ETH Zürich partnered with its spin-off company Verity Studios and with Cirque du Soleil to create “Sparked,” a short film showcasing the unexpected airborne dexterity of quadcopters. D’Andrea is the co-founder of Kiva Systems, a robotics company that develops intelligent automated warehouse systems and that was acquired by Amazon in 2012.
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com