ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello 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.

More profile about the speaker
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2013

Raffaello D'Andrea: The astounding athletic power of quadcopters

Raffaello D'Andrea: La sorprendente potenza atletica dei Quadcopter

Filmed:
12,409,728 views

In un laboratorio robotico di TEDGlobal, Raffaello D'Andrea mostra i suoi Quadcopter volanti: dei robot che pensano come atleti, risolvendo problemi di fisica con algoritmi che li aiutano a imparare. In una serie di ingegnose dimostrazioni, D'Andrea mostra droni che giocano a palla, si tengono in equilibrio e prendono delle decisioni di gruppo - e fate attenzione alla demo dei Quad controllati tramite tecnologia Kinect in stile 'lo voglio subito'.
- Autonomous systems pioneer
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 machinemacchina to be athleticAtletico?
0
11307
3184
Cosa significa per una macchina, essere agile?
00:26
We will demonstratedimostrare the conceptconcetto of machinemacchina athleticismatletismo
1
14491
3417
Vi spiegheremo l'idea di agilità per una macchina
00:29
and the researchricerca to achieveraggiungere it
2
17908
1720
e la ricerca che l'ha resa possibile,
00:31
with the help of these flyingvolante machinesmacchine calledchiamato quadrocoptersquadrocopters,
3
19628
2511
con l'aiuto di queste macchine volanti chiamate Quadrocopters
00:34
or quadsQuad, for shortcorto.
4
22139
1887
o, in breve, Quad.
00:38
QuadsQuad have been around for a long time.
5
26034
2529
I Quad esistono da diverso tempo,
00:40
The reasonragionare that they're so popularpopolare these daysgiorni
6
28563
1599
ma il motivo che li ha resi così famosi ora
00:42
is because they're mechanicallymeccanicamente simplesemplice.
7
30162
1965
è che sono meccanicamente molto semplici.
00:44
By controllingcontrollo the speedsvelocità of these fourquattro propellerseliche,
8
32127
2108
Controllando la velocità di queste quattro eliche,
00:46
these machinesmacchine can rollrotolo, pitchintonazione, yawimbardata,
9
34235
3048
queste macchine possono ruotare lungo gli assi delle tre dimensioni dello spazio e accelerare.
00:49
and accelerateaccelerare alonglungo theirloro commonComune orientationorientamento.
10
37283
2825
Sopra sono integrati una batteria, un computer,
00:52
On boardtavola are alsoanche a batterybatteria, a computercomputer,
11
40108
3071
00:55
variousvario sensorssensori and wirelesssenza fili radiosRadio.
12
43179
3954
vari sensori e trasmettitori radio wireless.
00:59
QuadsQuad are extremelyestremamente agileagile, but this agilityagilità comesviene at a costcosto.
13
47133
4629
I Quad sono estremamente agili, ma questa agilità ha un prezzo.
01:03
They are inherentlyintrinsecamente unstableinstabile, and they need some formmodulo
14
51762
2992
Sono intrinsecamente instabili
e hanno bisogno di un controllo a feedback per essere in grado di volare.
01:06
of automaticAutomatico feedbackrisposta controlcontrollo in orderordine to be ablecapace to flyvolare.
15
54754
3972
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
Come ha fatto?
01:19
CamerasTelecamere on the ceilingsoffitto and a laptopil computer portatile
17
67497
1818
Ci sono delle fotocamere sul soffitto e un computer
01:21
serveservire as an indoorinterno globalglobale positioningposizionamento systemsistema.
18
69315
2576
che assieme funzionano da GPS.
01:23
It's used to locateindividuare objectsoggetti in the spacespazio
19
71891
2185
In questo modo si riescono a localizzare oggetti nello spazio
01:26
that have these reflectiveriflessivo markersmarcatori on them.
20
74076
2527
che hanno dei punti riflettenti.
01:28
This datadati is then sentinviato to anotherun altro laptopil computer portatile
21
76603
2061
Questi dati sono inviati ad un altro computer
01:30
that is runningin esecuzione estimationstima and controlcontrollo algorithmsalgoritmi,
22
78664
2211
che utilizza degli algoritmi di controllo e di stima
01:32
whichquale in turnturno sendsinvia commandscomandi to the quadQuad,
23
80875
1886
e uno alla volta restituiscono dei commandi al Quad
01:34
whichquale is alsoanche runningin esecuzione estimationstima and controlcontrollo algorithmsalgoritmi.
24
82761
3485
che a sua volta elabora queste stime.
01:41
The bulkmassa of our researchricerca is algorithmsalgoritmi.
25
89620
2510
Il grosso del lavoro nella nostra ricerca sta negli algoritmi.
01:44
It's the magicMagia that bringsporta these machinesmacchine to life.
26
92130
4161
È un po' la magia che dà vita a questo tipo di macchine.
01:48
So how does one designdesign the algorithmsalgoritmi
27
96291
2043
Ma come può la progettazione di un algoritmo rendere queste macchine così agili?
01:50
that createcreare a machinemacchina athleteatleta?
28
98334
2277
01:52
We use something broadlyin linea di massima calledchiamato model-basedBasato su modello designdesign.
29
100611
2880
Usiamo una progettazione comunemente chiamata 'model based design'.
01:55
We first capturecatturare the physicsfisica with a mathematicalmatematico modelmodello
30
103491
3154
Con un modello matematico delineiamo il comportamento fisico delle macchine.
01:58
of how the machinesmacchine behavecomportarsi.
31
106645
2134
Poi usiamo un ramo della matematica chiamato 'teoria del controllo' per analizzare questi modelli
02:00
We then use a branchramo of mathematicsmatematica
32
108779
2297
02:03
calledchiamato controlcontrollo theoryteoria to analyzeanalizzare these modelsModelli
33
111076
2831
02:05
and alsoanche to synthesizesintetizzare algorithmsalgoritmi for controllingcontrollo them.
34
113907
3913
e sintetizzare in algoritmi in grado di controllarle.
02:09
For exampleesempio, that's how we can make the quadQuad hoveral passaggio del mouse.
35
117820
3048
Per esempio, è così che riusciamo a far rimanere fermi in volo i Quad.
02:12
We first capturedcaptured the dynamicsdinamica
36
120868
1408
Prima modelliamo la dinamica,
02:14
with a setimpostato of differentialdifferenziale equationsequazioni.
37
122276
1906
con un insieme di equazioni differenziali
02:16
We then manipulatemanipolare these equationsequazioni with the help
38
124182
2349
Poi le elaboriamo grazie alla teoria del controllo
02:18
of controlcontrollo theoryteoria to createcreare algorithmsalgoritmi that stabilizestabilizzare the quadQuad.
39
126531
4640
per creare algoritmi che lo stabilizzino.
02:23
Let me demonstratedimostrare the strengthforza of this approachapproccio.
40
131171
2946
Vi dimostro la forza di questo approccio.
02:29
SupposeSi supponga che that we want this quadQuad to not only hoveral passaggio del mouse
41
137198
2549
Immaginiamo non solo di voler tenere fermo in volo il Quad
02:31
but to alsoanche balanceequilibrio this polepolo.
42
139747
2782
ma di fargli tenere in equilibrio quest'asta.
02:34
With a little bitpo of practicepratica,
43
142529
1844
Con un po' di esercizio, è abbastanza semplice farlo per un essere umano
02:36
it's prettybella straightforwardschietto for a humanumano beingessere to do this,
44
144373
2391
02:38
althoughsebbene we do have the advantagevantaggio of havingavendo
45
146764
1755
Inoltre noi abbiamo il vantaggio di avere due piedi per terra, e un uso molto versatile delle nostre mani.
02:40
two feetpiedi on the groundterra
46
148519
1328
02:41
and the use of our very versatileversatile handsmani.
47
149847
2957
02:44
It becomesdiventa a little bitpo more difficultdifficile
48
152804
2469
Diventa un po' più difficile quando ho solo un piede per terra e non uso le mani.
02:47
when I only have one footpiede on the groundterra
49
155273
2296
02:49
and when I don't use my handsmani.
50
157569
2799
02:52
NoticeAvviso how this polepolo has a reflectiveriflessivo markermarcatore on topsuperiore,
51
160368
2951
L'asta ha dei segni riflettenti sulla sommità,
02:55
whichquale meanssi intende that it can be locatedcollocato in the spacespazio.
52
163319
3894
il che la rende localizzabile nello spazio.
(Applausi)
03:04
(ApplauseApplausi)
53
172971
5976
03:10
You can noticeAvviso that this quadQuad is makingfabbricazione fine adjustmentsregolazioni
54
178947
2826
Riuscite a vedere che il Quad sta effettuando una precisa regolazione per tenere l'asta in equilibrio.
03:13
to keep the polepolo balancedequilibrato.
55
181773
2195
03:15
How did we designdesign the algorithmsalgoritmi to do this?
56
183968
3059
Come siamo riusciti a progettare un algoritmo in grado di fare questo?
03:19
We addedaggiunto the mathematicalmatematico modelmodello of the polepolo
57
187027
2105
Abbiamo aggiunto il modello matematico dell'asta a quello del Quad.
03:21
to that of the quadQuad.
58
189132
1519
03:22
OnceVolta we have a modelmodello of the combinedcombinato quad-poleQuad-pole systemsistema,
59
190651
2954
Una volta creato il modello del sistema composto da Quad e asta assieme,
03:25
we can use controlcontrollo theoryteoria to createcreare algorithmsalgoritmi for controllingcontrollo it.
60
193605
4933
possiamo creare degli algoritmi in grado di controllarlo.
03:30
Here, you see that it's stablestabile,
61
198538
1588
Vedete che è stabile
03:32
and even if I give it little nudgesTrilli,
62
200126
2693
e anche dandogli dei colpetti ritorna in posizione d'equilibrio.
03:34
it goesva back to the nicesimpatico, balancedequilibrato positionposizione.
63
202819
5403
03:40
We can alsoanche augmentaumentare the modelmodello to includeincludere
64
208222
1663
Possiamo anche estendere il modello
03:41
where we want the quadQuad to be in spacespazio.
65
209885
2441
in modo da poter decidere la posizione del Quad nello spazio.
03:44
UsingUtilizzando this pointerpointer, madefatto out of reflectiveriflessivo markersmarcatori,
66
212326
3069
Usando questo indicatore, fatto di marcatori riflettenti,
03:47
I can pointpunto to where I want the quadQuad to be in spacespazio
67
215395
2224
posso decidere la direzione nella quale voglio che vada il Quad ad una certa distanza da me.
03:49
a fixedfisso distancedistanza away from me.
68
217619
3367
04:07
The keychiave to these acrobaticacrobatico maneuversmanovre is algorithmsalgoritmi,
69
235763
2902
La chiave per queste manovre acrobatiche sono gli algoritmi
04:10
designedprogettato with the help of mathematicalmatematico modelsModelli
70
238665
2426
sviluppati con l'aiuto del modelli matematici e della teoria del controllo.
04:13
and controlcontrollo theoryteoria.
71
241091
1950
04:15
Let's tell the quadQuad to come back here
72
243041
2214
Riportiamo il Quad indietro e lasciamo cadere l'asta.
04:17
and let the polepolo dropfar cadere,
73
245255
1819
04:19
and I will nextIl prossimo demonstratedimostrare the importanceimportanza
74
247074
1918
Ora vi dimostrerò l'importanza della comprensione del modello fisico e delle dinamiche del mondo reale.
04:20
of understandingcomprensione physicalfisico modelsModelli
75
248992
2119
04:23
and the workingslavorazioni of the physicalfisico worldmondo.
76
251111
4120
04:37
NoticeAvviso how the quadQuad lostperduto altitudeAltitudine
77
265462
1770
Vedete che il Quad si è abbassato quando ci ho messo sopra il bicchiere d'acqua.
04:39
when I put this glassbicchiere of wateracqua on it.
78
267232
2082
04:41
UnlikeA differenza di the balancingbilanciamento del polepolo, I did not includeincludere
79
269314
2801
In questo caso, a differenza del caso dell'asta,
nel modello matematico non ho incluso il bicchiere nel sistema.
04:44
the mathematicalmatematico modelmodello of the glassbicchiere in the systemsistema.
80
272115
2584
04:46
In factfatto, the systemsistema doesn't even know that the glassbicchiere of wateracqua is there.
81
274699
2919
Infatti il sistema non sa che il bicchiere d'acqua si trova lì.
04:49
Like before, I could use the pointerpointer to tell the quadQuad
82
277618
3292
Come prima, uso il puntatore per indicare al Quad dove voglio che vada.
04:52
where I want it to be in spacespazio.
83
280910
2589
04:55
(ApplauseApplausi)
84
283499
9597
(Applausi)
05:05
Okay, you should be askingchiede yourselfte stesso,
85
293096
2110
Ok, vi dovreste stare chiedendo perché l'acqua non cada fuori dal bicchiere.
05:07
why doesn't the wateracqua fallautunno out of the glassbicchiere?
86
295206
2509
Ci sono due motivi:
05:09
Two factsfatti: The first is that gravitygravità actsatti
87
297715
3211
il primo è che la gravità agisce su tutti gli oggetti allo stesso modo.
05:12
on all objectsoggetti in the samestesso way.
88
300926
2125
05:15
The secondsecondo is that the propellerseliche are all pointingpuntamento
89
303051
2464
Il secondo è che le eliche puntano nella stessa direzione del bicchiere, ossia verso l'alto.
05:17
in the samestesso directiondirezione of the glassbicchiere, pointingpuntamento up.
90
305515
3127
05:20
You put these two things togetherinsieme, the netnetto resultrisultato
91
308642
2377
Mettete insieme le due cose, e il risultato è che le forze laterali sul bicchiere sono molto piccole
05:23
is that all sidelato forcesforze on the glassbicchiere are smallpiccolo
92
311019
2287
05:25
and are mainlyprincipalmente dominateddominato by aerodynamicaerodinamico effectseffetti,
93
313306
2785
e sono principalmente dominate da effetti areodinamici
05:28
whichquale as these speedsvelocità are negligibletrascurabile.
94
316091
3841
che a queste velocità sono trascurabili.
05:35
And that's why you don't need to modelmodello the glassbicchiere.
95
323336
2071
E questo è il motivo per cui non è necessario inserire il bicchiere nel sistema.
05:37
It naturallynaturalmente doesn't spillfuoriuscita di no matterimporta what the quadQuad does.
96
325407
3848
Non ne esce una goccia qualunque cosa faccia il Quad.
05:50
(ApplauseApplausi)
97
338651
7051
(Applausi)
05:57
The lessonlezione here is that some high-performancead alte prestazioni taskscompiti
98
345702
4016
Quello che c'è da capire è che alcune prestazioni elevate sono più facili di altre
06:01
are easierPiù facile than othersaltri,
99
349718
1397
e che capire la fisica che c'è dietro al problema ci dice quali sono facili e quali difficili.
06:03
and that understandingcomprensione the physicsfisica of the problemproblema
100
351115
2296
06:05
tellsdice you whichquale onesquelli are easyfacile and whichquale onesquelli are harddifficile.
101
353411
2616
06:08
In this instanceesempio, carryingportando a glassbicchiere of wateracqua is easyfacile.
102
356027
2359
In questo caso, portare un bicchiere d'acqua è facile
06:10
BalancingBilanciamento del a polepolo is harddifficile.
103
358386
3785
e tenere in equilibrio un'asta è difficile.
06:14
We'veAbbiamo all heardsentito storiesstorie of athletesatleti
104
362171
1802
Tutti abbiamo sentito storie di atleti che hanno compiuto grandi prodezze mentre erano infortunati.
06:15
performingl'esecuzione featsgesta while physicallyfisicamente injuredferito.
105
363973
2493
E una macchina può fare altrettanto, in caso di danni fisici?
06:18
Can a machinemacchina alsoanche performeseguire
106
366466
1519
06:19
with extremeestremo physicalfisico damagedanno?
107
367985
2651
06:22
ConventionalConvenzionale wisdomsaggezza saysdice that you need
108
370636
1726
La convinzione comune è che abbiamo bisogno di almeno quattro eliche a motore accoppiate assieme per volare
06:24
at leastmeno fourquattro fixedfisso motoril motore propellerelica pairscoppie in orderordine to flyvolare,
109
372362
3690
06:28
because there are fourquattro degreesgradi of freedomla libertà to controlcontrollo:
110
376052
2112
e questo perché ci sono quattro gradi di liberta nel controllo
06:30
rollrotolo, pitchintonazione, yawimbardata and accelerationaccelerazione.
111
378164
3028
ruotare nelle tre dimensioni e accelerare.
06:33
HexacoptersHexacopters and octocoptersGrazie, with sixsei and eightotto propellerseliche,
112
381192
3245
Gli Hexacopter e gli Octocopter hanno sei e otto eliche
06:36
can providefornire redundancyridondanza,
113
384437
1483
che sono più di quelle che servirebbero
06:37
but quadrocoptersquadrocopters are much more popularpopolare
114
385920
1989
ma i Quadrocopter sono molto più popolari
06:39
because they have the minimumminimo numbernumero
115
387909
1815
proprio perché hanno il numero minimo di eliche a motore: quattro.
06:41
of fixedfisso motoril motore propellerelica pairscoppie: fourquattro.
116
389724
2476
06:44
Or do they?
117
392200
1965
O no?
Se analizziamo il modello matematico di queste macchine
07:01
If we analyzeanalizzare the mathematicalmatematico modelmodello of this machinemacchina
118
409476
2600
07:04
with only two workinglavoro propellerseliche,
119
412076
2176
con solo due eliche funzionanti,
07:06
we discoverscoprire that there's an unconventionalnon convenzionale way to flyvolare it.
120
414252
6756
scopriamo che utilizzano un modo non convenzionale di volare.
07:19
We relinquishrinunciare controlcontrollo of yawimbardata,
121
427980
1706
Abbiamo perso il controllo attorno all'asse verticale
07:21
but rollrotolo, pitchintonazione and accelerationaccelerazione can still be controlledcontrollata
122
429686
3070
ma lungo gli altri due assi e in accelerazione possono ancora essere controllati
07:24
with algorithmsalgoritmi that exploitsfruttare this newnuovo configurationconfigurazione.
123
432756
5452
con algoritmi che cercano di trarre vantaggio proprio da questa nuova configurazione.
07:33
MathematicalMatematica modelsModelli tell us exactlydi preciso when
124
441668
2432
I modelli matematici ci dicono esattamente
07:36
and why this is possiblepossibile.
125
444100
2072
quando e perché questo è possibile
07:38
In this instanceesempio, this knowledgeconoscenza allowsconsente us to designdesign
126
446172
2368
In questo caso, saperlo ci permette di creare un'architettura insolita per una macchina
07:40
novelromanzo machinemacchina architecturesarchitetture
127
448540
2256
07:42
or to designdesign cleverintelligente algorithmsalgoritmi that gracefullycon grazia handlemaniglia damagedanno,
128
450796
4176
o elaborare algoritmi intelligenti che gestiscono con eleganza il danno subito
07:46
just like humanumano athletesatleti do,
129
454972
1724
proprio come fa un'atleta,
07:48
insteadanziché of buildingcostruzione machinesmacchine with redundancyridondanza.
130
456696
3823
invece di costruire robot con una dotazione eccessiva.
07:52
We can't help but holdtenere our breathrespiro when we watch
131
460519
2112
Non possiamo fare a meno di trattenere il fiato quando vediamo
07:54
a diveroperatore subacqueo somersaultingcapriola into the wateracqua,
132
462631
2437
un tuffo in acqua con salto mortale
07:57
or when a vaulterVolteggiatore is twistingtorsione in the airaria,
133
465068
1790
o quando un ginnasta volteggia nell'aria
07:58
the groundterra fastveloce approachingsi avvicina.
134
466858
1718
e si avvicina rapido a terra.
08:00
Will the diveroperatore subacqueo be ablecapace to pullTirare off a ripriposa in pace entryiscrizione?
135
468576
2568
Il tuffatore ce la farà a fare un'entrata pulita in acqua?
08:03
Will the vaulterVolteggiatore stickbastone the landingatterraggio?
136
471144
2000
E il ginnasta farà un atterraggio fermo?
08:05
SupposeSi supponga che we want this quadQuad here
137
473144
1668
Proviamo a far eseguire al Quad
08:06
to performeseguire a tripletriplicare flipFlip and finishfinire off
138
474812
2451
un salto triplo, tornando nel punto esatto dove ha cominciato.
08:09
at the exactesatto samestesso spotindividuare that it startediniziato.
139
477263
2269
08:11
This maneuvermanovra is going to happenaccadere so quicklyvelocemente
140
479532
2347
La manovra avverrà in modo talmente veloce
08:13
that we can't use positionposizione feedbackrisposta to correctcorretta the motionmovimento duringdurante executionesecuzione.
141
481879
3629
che non si può fare feedback per correggerla durante l'esecuzione.
08:17
There simplysemplicemente isn't enoughabbastanza time.
142
485508
2274
Semplicemente non c'è abbastanza tempo per farlo.
08:19
InsteadInvece, what the quadQuad can do is performeseguire the maneuvermanovra blindlyciecamente,
143
487782
3694
Invece, quello che il Quad può fare è eseguire la manovra senza controllo esterno
08:23
observeosservare how it finishesfiniture the maneuvermanovra,
144
491476
2232
e quando ha finito possiamo vedere com'è andata,
08:25
and then use that informationinformazione to modifymodificare its behaviorcomportamento
145
493708
2424
e usare quest'informazione per migliorare il suo comportamento
08:28
so that the nextIl prossimo flipFlip is better.
146
496132
2289
in modo da migliorare i salti successivi.
08:30
SimilarSimili to the diveroperatore subacqueo and the vaulterVolteggiatore,
147
498421
1812
In modo molto simile al tuffatore e al ginnasta
08:32
it is only throughattraverso repeatedripetuto practicepratica
148
500233
1919
è solo una questione di pratica
08:34
that the maneuvermanovra can be learnedimparato and executedeseguito
149
502152
1925
e la manovra può essere imparata ed eseguita
08:36
to the highestmassimo standardstandard.
150
504077
2133
fino ad avere risultati migliori.
08:46
(ApplauseApplausi)
151
514412
4752
(Applausi)
08:51
StrikingColpisce a movingin movimento ballpalla is a necessarynecessario skillabilità in manymolti sportsgli sport.
152
519164
3472
In molti sport è necessario saper colpire una palla in movimento.
08:54
How do we make a machinemacchina do
153
522636
1795
Come possiamo far eseguire ad un robot
08:56
what an athleteatleta does seeminglyapparentemente withoutsenza effortsforzo?
154
524431
3753
quello che un atleta riesce a fare apparentemente senza sforzo?
09:15
(ApplauseApplausi)
155
543943
6599
(Applausi)
09:22
This quadQuad has a racketracchetta strappedlegato ontosu its headcapo
156
550542
2650
Il Quad ha una racchetta fissata sulla sommità
09:25
with a sweetdolce spotindividuare roughlyapprossimativamente the sizedimensione of an appleMela, so not too largegrande.
157
553192
3487
con il punto ottimale delle dimensioni all'incirca di una mela, quindi non molto grande.
09:28
The followinga seguire calculationscalcoli are madefatto everyogni 20 millisecondsmillisecondi,
158
556679
3167
Per effettuare la mossa che vediamo ora, l'elaborazione è fatta ogni 20 millisecondi
09:31
or 50 timesvolte perper secondsecondo.
159
559846
1756
o 50 volte al secondo.
09:33
We first figurefigura out where the ballpalla is going.
160
561602
2812
Prima cerchiamo di capire dove sta andando la palla.
09:36
We then nextIl prossimo calculatecalcolare how the quadQuad should hitcolpire the ballpalla
161
564414
2437
Poi calcoliamo come il Quad dovrebbe colpirla
09:38
so that it fliesmosche to where it was throwngettato from.
162
566851
3099
facendolo volare nella direzione dove è stata tirata la palla.
09:41
ThirdTerzo, a trajectorytraiettoria is plannedpianificato that carriestrasporta the quadQuad
163
569950
4456
Terzo, viene calcolata una traiettoria che porta il Quad
09:46
from its currentattuale statestato to the impacturto pointpunto with the ballpalla.
164
574406
3024
dalla sua posizione attuale al punto dell'impatto con la palla.
09:49
FourthQuarto, we only executeeseguire 20 milliseconds'millisecondi worthdi valore of that strategystrategia.
165
577430
3809
Quarto, abbiamo solo 20 millisecondi in cui è valida questa strategia.
09:53
TwentyVenti millisecondsmillisecondi laterdopo, the wholetotale processprocesso is repeatedripetuto
166
581239
2807
Venti millisecondi dopo, l'intero processo viene ripetuto
09:56
untilfino a the quadQuad strikesattacchi the ballpalla.
167
584046
2243
fino a che il Quad batte la palla.
10:07
(ApplauseApplausi)
168
595560
2646
(Applausi)
10:10
MachinesMacchine can not only performeseguire dynamicdinamico maneuversmanovre on theirloro ownproprio,
169
598206
3372
Queste macchine non riescono ad eseguire manovre dinamiche soltanto da sole
10:13
they can do it collectivelycollettivamente.
170
601578
1863
ma riescono a farlo anche assieme ad altre.
10:15
These threetre quadsQuad are cooperativelyin modo cooperativo carryingportando a skycielo netnetto.
171
603441
3587
Questi tre Quad stanno sostenendo questa rete assieme
10:28
(ApplauseApplausi)
172
616574
5411
(Applausi)
10:33
They performeseguire an extremelyestremamente dynamicdinamico
173
621985
2197
Stanno eseguendo una manovra collettiva ed estremamente dinamica
10:36
and collectivecollettivo maneuvermanovra
174
624182
2168
per lanciarmi indietro la palla tutti assieme.
10:38
to launchlanciare the ballpalla back to me.
175
626350
1692
10:40
NoticeAvviso that, at fullpieno extensionestensione, these quadsQuad are verticalverticale.
176
628042
3511
Nella loro massima estensione, i Quad si mettono in posizione verticale.
10:48
(ApplauseApplausi)
177
636486
1772
(Applausi)
10:50
In factfatto, when fullycompletamente extendedesteso,
178
638258
2287
Infatti quando la rete è completamente estesa,
10:52
this is roughlyapprossimativamente fivecinque timesvolte greatermaggiore than what a bungeebungee jumperPonticello feelssi sente
179
640545
2685
è più o meno cinque volte quello che sente una persona che pratica bungee jumping alla fine del lancio.
10:55
at the endfine of theirloro launchlanciare.
180
643230
4588
11:03
The algorithmsalgoritmi to do this are very similarsimile
181
651009
2677
Gli algoritmi in grado di fare queste cose sono molto simili
11:05
to what the singlesingolo quadQuad used to hitcolpire the ballpalla back to me.
182
653686
3384
a quelli che il Quad usa quando mi rilancia la palla da solo.
11:09
MathematicalMatematica modelsModelli are used to continuouslycontinuamente re-planriprogettare il
183
657070
2864
I modelli matematici riescono ad aggiornare la strategia
11:11
a cooperativecooperativa strategystrategia 50 timesvolte perper secondsecondo.
184
659934
4515
dei Quad che agiscono cooperativamente 50 volte al secondo.
Tutto quello che avete visto finora
11:16
Everything we have seenvisto so farlontano has been
185
664449
1877
11:18
about the machinesmacchine and theirloro capabilitiescapacità.
186
666326
2463
è reso possibile dalle macchine e dalle loro abilità.
11:20
What happensaccade when we couplecoppia this machinemacchina athleticismatletismo
187
668789
3015
Che succede quando associamo l'agilità di queste macchine
11:23
with that of a humanumano beingessere?
188
671804
1776
agli esseri umani?
11:25
What I have in frontdavanti of me is a commercialcommerciale gesturegesto sensorsensore
189
673580
3805
Di fronte a me c'è un comune sensore di movimento
usato per riconoscere i gesti durante il videogioco.
11:29
mainlyprincipalmente used in gaminggioco.
190
677385
1309
11:30
It can recognizericonoscere what my variousvario bodycorpo partsparti
191
678694
1804
Può riconoscere diverse parti del corpo in tempo reale.
11:32
are doing in realvero time.
192
680498
2048
11:34
SimilarSimili to the pointerpointer that I used earlierprima,
193
682546
2116
Come per la bacchetta che ho usato prima,
11:36
we can use this as inputsingressi to the systemsistema.
194
684662
2792
possiamo usare il sensore come input del sistema.
11:39
We now have a naturalnaturale way of interactinginteragendo
195
687454
2396
Così avremo un modo più naturale per far interagire
11:41
with the rawcrudo athleticismatletismo of these quadsQuad with my gesturesgesti.
196
689850
4944
i Quad con i miei movimenti.
12:22
(ApplauseApplausi)
197
730453
4400
(Applausi)
12:35
InteractionInterazione doesn't have to be virtualvirtuale. It can be physicalfisico.
198
743982
4007
L'interazione non deve essere per forza virtuale. Può essere fisica.
12:39
Take this quadQuad, for exampleesempio.
199
747989
1725
Prendete questo quad, per esempio.
12:41
It's tryingprovare to stayrestare at a fixedfisso pointpunto in spacespazio.
200
749714
2628
Sta cercando di stare in un punto fisso nello spazio.
12:44
If I try to movemossa it out of the way, it fightscombatte me,
201
752342
3837
Se provo a spostarlo dalla sua posizione,
oppone resistenza e ritorna a stare dove voleva essere.
12:48
and movessi muove back to where it wants to be.
202
756179
4155
Ma noi siamo in grado di modificare questo comportamento.
12:52
We can changemodificare this behaviorcomportamento, howeverperò.
203
760334
3039
Possiamo usare dei modelli matematici per calcolare la forza che devo applicare al Quad.
12:55
We can use mathematicalmatematico modelsModelli
204
763373
1699
12:57
to estimatestima the forcevigore that I'm applyingl'applicazione to the quadQuad.
205
765072
3133
Quando conosciamo questa forza, possiamo anche cambiare le leggi della fisica,
13:00
OnceVolta we know this forcevigore, we can alsoanche changemodificare the lawslegislazione of physicsfisica,
206
768205
3238
13:03
as farlontano as the quadQuad is concernedha riguardato, of coursecorso.
207
771443
4499
per quanto riguarda il Quad, ovviamente.
13:07
Here the quadQuad is behavingcomportarsi as if it were
208
775942
2263
Ecco, qui il quad si sta comportando come se fosse in un fluido viscoso.
13:10
in a viscousviscoso fluidfluido.
209
778205
4365
Ora abbiamo un modo intimo di interagire con una macchina.
13:14
We now have an intimateintimo way
210
782570
2174
13:16
of interactinginteragendo with a machinemacchina.
211
784744
1849
13:18
I will use this newnuovo capabilitycapacità to positionposizione
212
786593
2506
Userò questa nuova funzionalità per posizionare questo Quad che trasporta una videocamera,
13:21
this camera-carryingfotocamera-trasportare quadQuad to the appropriateadeguata locationPosizione
213
789099
2577
nella posizione appropriata per le riprese del resto di questa dimostrazione.
13:23
for filmingle riprese the remainderresto of this demonstrationdimostrazione.
214
791676
3186
13:36
So we can physicallyfisicamente interactinteragire with these quadsQuad
215
804222
2768
Così siamo in grado di interagire fisicamente con questi quad e siamo in grado di cambiare le leggi della fisica.
13:38
and we can changemodificare the lawslegislazione of physicsfisica.
216
806990
2403
13:41
Let's have a little bitpo of fundivertimento with this.
217
809393
2313
Divertiamoci un po' con questo.
Per ciò che vedrete tra poco, questi quad inizialmente si comporteranno come se fossero su Plutone.
13:43
For what you will see nextIl prossimo, these quadsQuad
218
811706
1704
13:45
will initiallyinizialmente behavecomportarsi as if they were on PlutoPlutone.
219
813410
3496
13:48
As time goesva on, gravitygravità will be increasedè aumentato
220
816906
2312
Con lo scorrere del tempo, la gravità verrà aumentata fino a quando non saremo tutti tornati sulla Terra.
13:51
untilfino a we're all back on planetpianeta EarthTerra,
221
819218
2120
Ma vi assicuro che non arriveremo lì.
13:53
but I assureassicurare you we won'tnon lo farà get there.
222
821338
1719
13:55
Okay, here goesva.
223
823057
3501
Ok, iniziamo.
(Risate)
14:05
(LaughterRisate)
224
833667
3412
14:34
(LaughterRisate)
225
862778
3208
(Applausi)
14:37
(ApplauseApplausi)
226
865986
3386
14:41
WhewWhew!
227
869372
1207
14:46
You're all thinkingpensiero now,
228
874779
1517
Probabilmente adesso starete pensando che questi ragazzi si divertono davvero troppo
14:48
these guys are havingavendo way too much fundivertimento,
229
876296
1975
14:50
and you're probablyprobabilmente alsoanche askingchiede yourselfte stesso,
230
878271
2079
e probabilmente vi state anche chiedendo, qual è il vero motivo per cui stanno costruendo macchine agili?
14:52
why exactlydi preciso are they buildingcostruzione machinemacchina athletesatleti?
231
880350
3936
Alcuni ipotizzano che il ruolo del gioco nel regno animale sia quello di affinare le competenze e sviluppare le capacità.
14:56
Some conjecturecongettura that the roleruolo of playgiocare in the animalanimale kingdomregno
232
884286
2652
14:58
is to honeaffinare le skillsabilità and developsviluppare capabilitiescapacità.
233
886938
2752
15:01
OthersGli altri think that it has more of a socialsociale roleruolo,
234
889690
2066
Altri pensano che abbia più un ruolo sociale, usato per creare coesione.
15:03
that it's used to bindlegare the groupgruppo.
235
891756
1674
15:05
SimilarlyAllo stesso modo, we use the analogyanalogia of sportsgli sport and athleticismatletismo
236
893430
3533
In modo analogo, noi sfruttiamo l'analogia fra sport e agilità, per creare nuovi algoritmi per le macchine, con l'intento di spingerle al limite.
15:08
to createcreare newnuovo algorithmsalgoritmi for machinesmacchine
237
896963
2079
15:11
to pushspingere them to theirloro limitslimiti.
238
899042
2147
15:13
What impacturto will the speedvelocità of machinesmacchine have on our way of life?
239
901189
3677
Quale impatto avrà la velocità delle macchine sul nostro modo di vivere?
15:16
Like all our pastpassato creationscreazioni and innovationsinnovazioni,
240
904866
2389
Come tutte le nostre passate creazioni e innovazioni, potrebbero migliorare le condizioni di vita umane
15:19
they maypuò be used to improveMigliorare the humanumano conditioncondizione
241
907255
2827
15:22
or they maypuò be misusedutilizzati in modo improprio and abusedabusato.
242
910082
2501
o potrebbero essere usate impropriamente ed abusate.
15:24
This is not a technicaltecnico choicescelta we are facedaffrontato with;
243
912583
1923
Non ci troviamo di fronte a una scelta tecnica, ma sociale.
15:26
it's a socialsociale one.
244
914506
1755
15:28
Let's make the right choicescelta,
245
916261
1390
Facciamo la scelta giusta, la scelta che tira fuori il meglio per il futuro delle macchine,
15:29
the choicescelta that bringsporta out the bestmigliore in the futurefuturo of machinesmacchine,
246
917651
2405
15:32
just like athleticismatletismo in sportsgli sport
247
920056
1812
proprio come l'agilità nello sport può tirare fuori il meglio di noi.
15:33
can bringportare out the bestmigliore in us.
248
921868
2161
15:36
Let me introduceintrodurre you to the wizardsmaghi behinddietro a the greenverde curtaintenda.
249
924029
3450
Lasciate che vi presenti le menti dietro tutto questo.
15:39
They're the currentattuale membersmembri of the FlyingDi volo MachineMacchina ArenaArena researchricerca teamsquadra.
250
927479
2900
Sono i ricercatori del Flying Machine Arena research team.
15:42
(ApplauseApplausi)
251
930379
4769
(Applausi)
15:47
FedericoFederico AugugliaroAugugliaro, DarioDario BrescianiniBrescianini, MarkusMarkus HehnHehn,
252
935148
3046
Federico Augugliaro, Dario Brescianini , Markus Hehn,
15:50
SergeiSergei LupashinLupashin, MarkMark MullerMuller and RobinRobin RitzRitz.
253
938194
2824
Sergei Lupashin, Mark Muller e Robin Ritz.
15:53
Look out for them. They're destineddestinata for great things.
254
941018
1932
Seguiteli. Faranno grandi cose.
15:54
Thank you.
255
942950
1178
Grazie.
15:56
(ApplauseApplausi)
256
944128
6354
(Applausi)
Translated by Rachele Salvatelli
Reviewed by Tania Piorino

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ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello 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.

More profile about the speaker
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com

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