TED2012
Vijay Kumar: Robots that fly ... and cooperate
विजय कुमार: यंत्रमानव, जे उडतात ... आणि एकमेकांना सहकार्य करतात
Filmed:
Readability: 4.5
5,188,706 views
पेन विद्यापीठच्या प्रयोगशाळेत विजय कुमार आपल्या टीमसोबत बनवतात, चार पंख असलेले, छोटे, आणि चपळ असे यंत्रमानव, जे एकमेकांची चाहूल घेतात, आणि तात्पुरत्या टीम्स बनवतात - बांधकाम, दुर्घटना स्थळाची टेहळणी आणि अशा बर्‍याच कामांसाठी.
Vijay Kumar - Roboticist
As the dean of the University of Pennsylvania's School of Engineering and Applied Science, Vijay Kumar studies the control and coordination of multi-robot formations. Full bio
As the dean of the University of Pennsylvania's School of Engineering and Applied Science, Vijay Kumar studies the control and coordination of multi-robot formations. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:20
Good morning.
0
5000
2000
शुभ प्रभात.
00:22
I'm here today to talk
1
7000
2000
आज मी इकडे आलोय ते
00:24
about autonomous, flying beach balls.
2
9000
3000
स्वयंचलित, उडणाऱ्या चेंडूंविषयी बोलायला.
00:27
No, agile aerial robots like this one.
3
12000
4000
नाही-नाही, ह्या अशा चपळ, हवेत उडणाऱ्या यंत्र मानवांविषयी बोलायला.
00:31
I'd like to tell you a little bit about the challenges in building these
4
16000
3000
मला तुम्हाला सांगायचंय, थोडंसं हे बनवताना आलेल्या अडचणींबद्दल
00:34
and some of the terrific opportunities
5
19000
2000
आणि काही जबरदस्त संधींबद्दल
00:36
for applying this technology.
6
21000
2000
ह्या तंत्रज्ञानाच्या वापरासंदर्भात.
00:38
So these robots
7
23000
2000
तर, हे यंत्रमानव
00:40
are related to unmanned aerial vehicles.
8
25000
3000
मनुष्य-विरहित यानांशी निगडीत आहेत.
00:43
However, the vehicles you see here are big.
9
28000
3000
परंतु, इथे दिसणारी याने बरीच मोठी असतात.
00:46
They weigh thousands of pounds,
10
31000
2000
ती हजारो पाउंड वजनाची असतात,
00:48
are not by any means agile.
11
33000
2000
ती कुठल्याही अर्थी चपळ नसतात.
00:50
They're not even autonomous.
12
35000
2000
इतकेच काय, ती स्वयंचलितदेखिल नसतात.
00:52
In fact, many of these vehicles
13
37000
2000
खरं तर, ह्यापैकी बरीच याने
00:54
are operated by flight crews
14
39000
2000
चालवली जातात फ्लाइट-क्र्यू कडून,
00:56
that can include multiple pilots,
15
41000
3000
ज्यात असतात अनेक वैमानिक,
00:59
operators of sensors
16
44000
2000
सेन्सर्स (नियंत्रित करणारे) तंत्रज्ञ
01:01
and mission coordinators.
17
46000
2000
आणि मिशन को-ऑर्डिनेटर्स.
01:03
What we're interested in is developing robots like this --
18
48000
2000
आम्हाला कशात रस असेल तर तो असे यंत्रमानव बनविण्यात होता --
01:05
and here are two other pictures --
19
50000
2000
आणि ही इतर दोन चित्रे आहेत --
01:07
of robots that you can buy off the shelf.
20
52000
3000
तयार, विकत मिळणार्‍या यंत्रमानवांची.
01:10
So these are helicopters with four rotors
21
55000
3000
तर ही अशी चार पंखांची हेलीकॉप्टर्स आहेत
01:13
and they're roughly a meter or so in scale
22
58000
4000
आणि त्यांचे माप अंदाजे एक मीटरभर लांब आहे
01:17
and weigh several pounds.
23
62000
2000
आणि वजन आहे काही पाउंड्स.
01:19
And so we retrofit these with sensors and processors,
24
64000
3000
आणि असे आम्ही काही सेन्सर्स व प्रोसेसर्स बसविले आहेत,
01:22
and these robots can fly indoors
25
67000
2000
आणि हे रोबो घरातल्या घरात उडू शकतात
01:24
without GPS.
26
69000
2000
जीपीएस शिवाय.
01:26
The robot I'm holding in my hand
27
71000
2000
हे यंत्र जे मी हातात धरलं आहे
01:28
is this one,
28
73000
2000
ते हे आहे,
01:30
and it's been created by two students,
29
75000
3000
आणि ते बनवलंय दोन विद्यार्थ्यांनी,
01:33
Alex and Daniel.
30
78000
2000
अ‍ॅलेक्स आणि डॅनियल.
01:35
So this weighs a little more
31
80000
2000
तर ह्याचं वजन थोडंसं अधिक आहे
01:37
than a tenth of a pound.
32
82000
2000
एक दशांश पाउंडपेक्षा.
01:39
It consumes about 15 watts of power.
33
84000
2000
त्याला १५ वॅट इतकी उर्जा लागते.
01:41
And as you can see,
34
86000
2000
आणि जसं तुम्ही बघू शकता,
01:43
it's about eight inches in diameter.
35
88000
2000
ह्याचा व्यास सुमारे आठ इंच आहे.
01:45
So let me give you just a very quick tutorial
36
90000
3000
तर मी तुम्हाला पटकन एक प्रात्यक्षिक दाखवतो
01:48
on how these robots work.
37
93000
2000
हे रोबो कसे चालतात त्याचं.
01:50
So it has four rotors.
38
95000
2000
तर ह्याला चार पंखे आहेत.
01:52
If you spin these rotors at the same speed,
39
97000
2000
हे सगळे पंखे एकाच वेगाने फिरवले,
01:54
the robot hovers.
40
99000
2000
तर हा रोबो तरंगतो.
01:56
If you increase the speed of each of these rotors,
41
101000
3000
ह्यातल्या प्रत्येक पंख्याची गती जर वाढवली,
01:59
then the robot flies up, it accelerates up.
42
104000
3000
तर हा रोबो उडतो, वरच्या दिशेने गतिमान होतो.
02:02
Of course, if the robot were tilted,
43
107000
2000
अर्थात्‍, ह्या रोबोला झुकवलं,
02:04
inclined to the horizontal,
44
109000
2000
थोडंसं आडवं करुन,
02:06
then it would accelerate in this direction.
45
111000
3000
तर तो ह्या दिशेने गतिमान होईल.
02:09
So to get it to tilt, there's one of two ways of doing it.
46
114000
3000
तर ह्याला वळविण्यासाठी दोन पर्याय आहेत.
02:12
So in this picture
47
117000
2000
ह्या चित्रात
02:14
you see that rotor four is spinning faster
48
119000
2000
तुम्हाला दिसेल की चौथा पंखा जास्त वेगाने फिरतोय
02:16
and rotor two is spinning slower.
49
121000
2000
आणि दुसरा पंखा कमी वेगाने फिरतोय.
02:18
And when that happens
50
123000
2000
आणि असं होतं तेव्हा
02:20
there's moment that causes this robot to roll.
51
125000
3000
त्या गतीमुळे हा रोबो कलंडतो.
02:23
And the other way around,
52
128000
2000
आणि याउलट,
02:25
if you increase the speed of rotor three
53
130000
3000
तुम्ही तिसऱ्या पंख्याची गती वाढविली
02:28
and decrease the speed of rotor one,
54
133000
2000
आणि पहिल्या पंख्याची गती कमी केली,
02:30
then the robot pitches forward.
55
135000
3000
तर हा पुढे सरकतो.
02:33
And then finally,
56
138000
2000
आणि सगळ्यात शेवटी,
02:35
if you spin opposite pairs of rotors
57
140000
2000
तुम्ही परस्परविरुद्ध पंख्यांच्या जोड्या फिरवल्या
02:37
faster than the other pair,
58
142000
2000
दुसऱ्या जोडीपेक्षा अधिक वेगाने,
02:39
then the robot yaws about the vertical axis.
59
144000
2000
तर रोबो उभ्या अक्षाभोवती गिरकी घेतो.
02:41
So an on-board processor
60
146000
2000
तर ह्यात बसविलेला प्रोसेसर
02:43
essentially looks at what motions need to be executed
61
148000
3000
खरंतर लक्ष ठेवतो, कुठल्या हालचालींची गरज आहे ह्यावर
02:46
and combines these motions
62
151000
2000
आणि त्यांचा मेळ घालतो
02:48
and figures out what commands to send to the motors
63
153000
3000
आणि पंख्यांच्या मोटारींना काय आज्ञा द्यायच्या ते ठरवतो
02:51
600 times a second.
64
156000
2000
सेकंदाला सहाशे वेळा ह्या वेगाने.
02:53
That's basically how this thing operates.
65
158000
2000
तर अशा पद्धतीने ही वस्तू चालते.
02:55
So one of the advantages of this design
66
160000
2000
तर ह्या डिझाईनचा एक महत्वाचा फायदा
02:57
is, when you scale things down,
67
162000
2000
म्हणजे, तुम्ही ह्याचा आकार लहान करत गेलात,
02:59
the robot naturally becomes agile.
68
164000
3000
तर हा रोबो नैसर्गिकरीत्याच चपळ बनतो.
03:02
So here R
69
167000
2000
तर इथे 'आर' ही
03:04
is the characteristic length of the robot.
70
169000
2000
आहे ह्या रोबोची मुलभूत लांबी.
03:06
It's actually half the diameter.
71
171000
3000
ती खरं बघता (पंख्याच्या) व्यासाच्या अर्धी आहे.
03:09
And there are lots of physical parameters that change
72
174000
3000
आणि अश्या बऱ्याच भौतिक बाबी बदलतात
03:12
as you reduce R.
73
177000
2000
'आर' कमी करत जाल तशा.
03:14
The one that's the most important
74
179000
2000
त्यातली सर्वांत महत्त्वाची एक
03:16
is the inertia or the resistance to motion.
75
181000
2000
म्हणजे जडत्व किंवा गती-विरोध.
03:18
So it turns out,
76
183000
2000
तर असं सिद्ध झालंय की,
03:20
the inertia, which governs angular motion,
77
185000
3000
गतिरोध उर्जा, जी वर्तुळाकार गतीवर नियंत्रण ठेवते,
03:23
scales as a fifth power of R.
78
188000
3000
ही 'आर'च्या पाचव्या घाताप्रमाणे बदलते.
03:26
So the smaller you make R,
79
191000
2000
म्हणजे त्रिज्या जितकी लहान ठेवाल,
03:28
the more dramatically the inertia reduces.
80
193000
3000
तेवढ्याच नाट्यमयरित्या वस्तूचे जडत्व कमी होते.
03:31
So as a result, the angular acceleration,
81
196000
3000
परिणामतः, त्याचा कोणीय प्रवेग,
03:34
denoted by Greek letter alpha here,
82
199000
2000
ज्याला इथं ग्रीक अक्षर 'अल्फा'ने संबोधलंय,
03:36
goes as one over R.
83
201000
2000
तो बनतो एक भागिले 'आर'.
03:38
It's inversely proportional to R.
84
203000
2000
तो त्रिज्येशी (आर) व्यस्त प्रमाणात असतो.
03:40
The smaller you make it the more quickly you can turn.
85
205000
3000
जितका लहान 'आर' बनवाल, तितक्या चटकन्‌ तुम्ही वळवू शकता.
03:43
So this should be clear in these videos.
86
208000
2000
ह्या व्हिडीओमधून हे स्पष्ट होईल.
03:45
At the bottom right you see a robot
87
210000
3000
खालच्या उजव्या कोपर्‍यात तुम्हाला एक यंत्रमानव दिसेल
03:48
performing a 360 degree flip
88
213000
2000
३६० अंशांची कोलांटी घेताना
03:50
in less than half a second.
89
215000
2000
ते ही अर्ध्या सेकंदाच्या आत.
03:52
Multiple flips, a little more time.
90
217000
3000
बऱ्याच कोलांट्या, अगदी थोड्याश्या जास्त वेळात.
03:55
So here the processes on board
91
220000
2000
तर इथे बोर्डवरचे प्रोसेसर्स
03:57
are getting feedback from accelerometers
92
222000
2000
माहिती मिळवतायत गतीमापकांकडून
03:59
and gyros on board
93
224000
2000
आणि बोर्डवरच्या गायरोकडून
04:01
and calculating, like I said before,
94
226000
2000
आणि आकडेमोड करतायत, मी आधी सांगितल्याप्रमाणं,
04:03
commands at 600 times a second
95
228000
2000
६०० सूचना प्रती सेकंद इतक्या वेगानं
04:05
to stabilize this robot.
96
230000
2000
हा रोबो स्थिर करण्यासाठी.
04:07
So on the left, you see Daniel throwing this robot up into the air.
97
232000
3000
तर डावीकडे तुम्हाला दिसेल डॅनियल हा रोबो वर हवेत भिरकावताना.
04:10
And it shows you how robust the control is.
98
235000
2000
आणि इथं दिसून येईल त्याचं नियंत्रण किती पक्कं आहे.
04:12
No matter how you throw it,
99
237000
2000
त्याला कसंही भिरकवलं तरी,
04:14
the robot recovers and comes back to him.
100
239000
4000
तो रोबो स्वतःला सावरतो आणि त्याच्याकडे परत येतो.
04:18
So why build robots like this?
101
243000
2000
तर हे असे रोबो बनविण्याची काय गरज आहे?
04:20
Well robots like this have many applications.
102
245000
3000
खरं तर अशा रोबोंचे बरेच उपयोग आहेत.
04:23
You can send them inside buildings like this
103
248000
3000
तुम्ही त्यांना अश्या इमारतींच्या आत पाठवू शकता
04:26
as first responders to look for intruders,
104
251000
3000
प्राथमिक टेहळणी करायला, घुसखोरांची,
04:29
maybe look for biochemical leaks,
105
254000
3000
किंवा जैविक रसायनांच्या गळतीचा शोध घ्यायला,
04:32
gaseous leaks.
106
257000
2000
वायूंच्या गळतीचा.
04:34
You can also use them
107
259000
2000
तुम्ही त्यांचा वापर करु शकता
04:36
for applications like construction.
108
261000
2000
बांधकामांसारख्या क्षेत्रातही.
04:38
So here are robots carrying beams, columns
109
263000
4000
तर हे आहेत रोबो, बीम, कॉलम वाहून नेणारे
04:42
and assembling cube-like structures.
110
267000
3000
आणि घनाकृती वास्तू बांधणारे.
04:45
I'll tell you a little bit more about this.
111
270000
3000
मी तुम्हाला ह्याबद्दल थोडी अधिक माहिती देतो.
04:48
The robots can be used for transporting cargo.
112
273000
3000
हे रोबो अवजड सामान वाहून नेण्याकरिता देखील वापरता येऊ शकतात.
04:51
So one of the problems with these small robots
113
276000
3000
पण ह्या लहान यंत्रमानवांच्या अडचणींपैकी एक म्हणजे
04:54
is their payload carrying capacity.
114
279000
2000
त्यांची वजन वाहण्याची क्षमता.
04:56
So you might want to have multiple robots
115
281000
2000
तर तुम्हाला अनेक रोबो लागतील
04:58
carry payloads.
116
283000
2000
अवजड सामान वाहण्यासाठी.
05:00
This is a picture of a recent experiment we did --
117
285000
2000
हे चित्र आहे आम्ही अलिकडेच केलेल्या एका प्रयोगाचे --
05:02
actually not so recent anymore --
118
287000
2000
खरंतर आता अगदीच अलिकडचा नाही म्हणता येणार --
05:04
in Sendai shortly after the earthquake.
119
289000
3000
सेन्दाए मध्ये भूकंपानंतर लगेचच केलेला.
05:07
So robots like this could be sent into collapsed buildings
120
292000
3000
तर हे असे यंत्रमानव ढासळलेल्या इमारतींमध्ये पाठवता येतात
05:10
to assess the damage after natural disasters,
121
295000
2000
नैसर्गिक आपत्तीनंतर किती हानी झाली आहे ते तपासायला,
05:12
or sent into reactor buildings
122
297000
3000
किंवा आण्विक इमारतींमध्ये सोडता येतात
05:15
to map radiation levels.
123
300000
3000
किरणोत्सर्गाची पातळी मोजायला.
05:19
So one fundamental problem
124
304000
2000
तर एक मूलभूत समस्या
05:21
that the robots have to solve if they're to be autonomous
125
306000
3000
जी ह्या यंत्रमानवांना सोडवावी लागते, स्वनियंत्रित बनण्यासाठी,
05:24
is essentially figuring out
126
309000
2000
ती म्हणजे, शोधून काढणं
05:26
how to get from point A to point B.
127
311000
2000
एका बिंदुपासून दुसऱ्या बिंदूपर्यंत कसं जायचं.
05:28
So this gets a little challenging
128
313000
2000
तर हे जरा आव्हानात्मक बनतं
05:30
because the dynamics of this robot are quite complicated.
129
315000
3000
कारण ह्या यंत्रमानवाचे नियंत्रण करणारे सूत्र फार क्लिष्ट आहे.
05:33
In fact, they live in a 12-dimensional space.
130
318000
2000
खरं तर, ते १२-मितींच्या पोकळीत जगतात.
05:35
So we use a little trick.
131
320000
2000
मग आम्ही एक युक्ती करतो.
05:37
We take this curved 12-dimensional space
132
322000
3000
आम्ही ही १२-मितींची पोकळी घेतो
05:40
and transform it
133
325000
2000
आणि रुपांतर करतो
05:42
into a flat four-dimensional space.
134
327000
2000
एका सपाट ४-मितींच्या जागेत.
05:44
And that four-dimensional space
135
329000
2000
आणि हा ४-मितीय पृष्ठभाग
05:46
consists of X, Y, Z and then the yaw angle.
136
331000
3000
बनलेला असतो X, Y, Z अक्षांश आणि उभ्या अक्षांशाभोवतीच्या कोनाचा.
05:49
And so what the robot does
137
334000
2000
आणि मग हा यंत्रमानव
05:51
is it plans what we call a minimum snap trajectory.
138
336000
4000
किमान क्षणिक विक्षेपमार्ग आखतो.
05:55
So to remind you of physics,
139
340000
2000
भौतिकशास्त्राची आठवण करून देण्यासाठी सांगतो,
05:57
you have position, derivative, velocity,
140
342000
2000
तुमच्याकडे आहे स्थळ, व्युत्पादन, गती,
05:59
then acceleration,
141
344000
2000
शिवाय प्रवेग,
06:01
and then comes jerk
142
346000
2000
आणि त्यानंतर येतो धक्का
06:03
and then comes snap.
143
348000
2000
आणि त्यानंतर येते क्षणिक झेप.
06:05
So this robot minimizes snap.
144
350000
3000
तर हा रोबो क्षणिक झेप कमीत कमी ठेवतो.
06:08
So what that effectively does
145
353000
2000
परिणामतः होतं असं की
06:10
is produces a smooth and graceful motion.
146
355000
2000
हालचाल अगदी सुलभ आणि सुडौल होते.
06:12
And it does that avoiding obstacles.
147
357000
3000
आणि तो हे सगळं अडथळे चुकवत करतो.
06:15
So these minimum snap trajectories in this flat space
148
360000
3000
तर ह्या सपाट पृष्टभागातील किमान क्षणिक विक्षेपमार्गाचे
06:18
are then transformed back
149
363000
2000
रुपांतर पुन्हा करण्यात येते
06:20
into this complicated 12-dimensional space,
150
365000
2000
ह्या क्लिष्ट १२-मितींच्या पोकळीत,
06:22
which the robot must do
151
367000
2000
जे ह्या रोबोला करावं लागतं
06:24
for control and then execution.
152
369000
2000
नियंत्रण आणि मग कृतीसाठी.
06:26
So let me show you some examples
153
371000
2000
तर काही उदाहरणं मी दाखवेन
06:28
of what these minimum snap trajectories look like.
154
373000
2000
हा किमान क्षणिक विक्षेपमार्ग म्हणजे काय याची.
06:30
And in the first video,
155
375000
2000
आणि पहिल्या चित्रफितीमध्ये,
06:32
you'll see the robot going from point A to point B
156
377000
2000
तुम्हाला दिसेल हा यंत्रमानव एका बिंदुकडून दुसर्‍या बिंदूकडे जाताना
06:34
through an intermediate point.
157
379000
2000
एका मध्यवर्ती बिंदूमधून.
06:42
So the robot is obviously capable
158
387000
2000
म्हणजे हा रोबो अर्थातच समर्थ आहे
06:44
of executing any curve trajectory.
159
389000
2000
कुठलेही वळणदार मार्गक्रमण करण्यास.
06:46
So these are circular trajectories
160
391000
2000
तर ह्या वर्तुळाकार मार्गाकक्षा आहेत
06:48
where the robot pulls about two G's.
161
393000
3000
जिथे हा यंत्रमानव सुमारे दोन 'G' अक्षरे रेखाटतो.
06:52
Here you have overhead motion capture cameras on the top
162
397000
4000
इथे आपण हालचाली टिपणारे कॅमेरे वरती बसविले आहेत
06:56
that tell the robot where it is 100 times a second.
163
401000
3000
जे त्या रोबोला त्याच्या स्थितीची माहिती देतात, सेकंदाला शंभर वेळा.
06:59
It also tells the robot where these obstacles are.
164
404000
3000
ते यंत्रमानवाला मार्गातल्या अडथळ्याबद्दलही माहिती पुरवितात.
07:02
And the obstacles can be moving.
165
407000
2000
आणि हे अडथळे हलणारेसुद्धा असू शकतात.
07:04
And here you'll see Daniel throw this hoop into the air,
166
409000
3000
आणि इथे तुम्ही बघू शकता की डानियेल हि चकती हवेत भिरकावितो आहे
07:07
while the robot is calculating the position of the hoop
167
412000
2000
आणि यंत्रमानव त्या चकतीच्या स्थितीचा अचूक अंदाज घेतोय
07:09
and trying to figure out how to best go through the hoop.
168
414000
4000
आणि तिच्या आतून कसा मार्ग काढायचा ह्याची आकडेमोड करतोय.
07:13
So as an academic,
169
418000
2000
तर विद्यार्थीदशेत असताना,
07:15
we're always trained to be able to jump through hoops to raise funding for our labs,
170
420000
3000
आम्हाला अडथळ्यांतून मार्ग काढण्याचं नेहमीच प्रशिक्षण दिलं जातं जेणेकरून आमच्या प्रयोगशाळेसाठी निधी उभा करू शकू,
07:18
and we get our robots to do that.
171
423000
3000
आणि आम्ही आमच्या यंत्रमानवांकडूनही ते करून घेतोय.
07:21
(Applause)
172
426000
6000
(टाळ्या)
07:27
So another thing the robot can do
173
432000
2000
आणखी एक गोष्ट हे यंत्रमानव करू शकतात
07:29
is it remembers pieces of trajectory
174
434000
3000
ती म्हणजे लक्षात ठेवणं, पूर्वी मार्गक्रमण केलेला भाग
07:32
that it learns or is pre-programmed.
175
437000
2000
जो त्याने शिकलेला किंवा त्यात भरलेला असतो.
07:34
So here you see the robot
176
439000
2000
तर इथे तुम्ही बघता कि हा यंत्रमानव
07:36
combining a motion
177
441000
2000
चालना प्राप्त करता करता
07:38
that builds up momentum
178
443000
2000
आपली दिशा बदलतो
07:40
and then changes its orientation and then recovers.
179
445000
3000
आणि (त्यातून) सावरतो सुद्धा.
07:43
So it has to do this because this gap in the window
180
448000
3000
त्याला हे करावं लागतं कारण इथल्या ह्या खिडकीची
07:46
is only slightly larger than the width of the robot.
181
451000
4000
लांबी त्याच्या स्वतःच्या लांबीपेक्षा थोडीशीच जास्त आहे.
07:50
So just like a diver stands on a springboard
182
455000
3000
ज्याप्रमाणे एखादा जलतरणपटू
07:53
and then jumps off it to gain momentum,
183
458000
2000
चालना प्राप्त करण्यासाठी उंचावरून उडी मारतो
07:55
and then does this pirouette, this two and a half somersault through
184
460000
3000
आणि वेटोळे घेत ह्या अडीच कोलांट्या उड्या मारत
07:58
and then gracefully recovers,
185
463000
2000
सुंदररित्या (शेवटी) स्वतःला सावरतो,
08:00
this robot is basically doing that.
186
465000
2000
तसंच काहीसं हा यंत्रमानव इथे करतो.
08:02
So it knows how to combine little bits and pieces of trajectories
187
467000
3000
त्याला हे ज्ञात असतं की छोट्या छोट्या विक्षेपमार्गांना एकत्र करून
08:05
to do these fairly difficult tasks.
188
470000
4000
हे बऱ्यापैकी कठीण काम कसं करायचं ते.
08:09
So I want change gears.
189
474000
2000
मला इथे (आपले लक्ष) थोडेसे दुसरीकडे वळवायचे आहे.
08:11
So one of the disadvantages of these small robots is its size.
190
476000
3000
ह्या छोट्या यंत्रमानवांच्या तोट्यांपैकी एक म्हणजे ह्याचा आकार.
08:14
And I told you earlier
191
479000
2000
आणि मी तुम्हाला आधीच सांगितलंय
08:16
that we may want to employ lots and lots of robots
192
481000
2000
की आपल्याला खूप-खूप रोबो वापरावे लागतील
08:18
to overcome the limitations of size.
193
483000
3000
लहान आकाराच्या ह्या मर्यादेवर मात करण्यासाठी.
08:21
So one difficulty
194
486000
2000
तर एक समस्या
08:23
is how do you coordinate lots of these robots?
195
488000
3000
म्हणजे अश्या अनेक यंत्रमानवांमध्ये सुसूत्रता कशी साधणार?
08:26
And so here we looked to nature.
196
491000
2000
आणि इथे आम्ही निसर्गाचा आधार घेतला.
08:28
So I want to show you a clip
197
493000
2000
तर मला तुम्हाला एक चित्रफित दाखवायची आहे
08:30
of Aphaenogaster desert ants
198
495000
2000
अफेनोगास्टर नावाच्या वाळवंटी मुंग्यांची
08:32
in Professor Stephen Pratt's lab carrying an object.
199
497000
3000
प्राध्यापक स्टिवन प्रॅट यांच्या प्रयोगशाळेत, एक वस्तू वाहून नेत असताना.
08:35
So this is actually a piece of fig.
200
500000
2000
हा तर अंजीराचा एक तुकडा आहे.
08:37
Actually you take any object coated with fig juice
201
502000
2000
खरं तर तुम्ही कुठल्याही वस्तूला गोड रस लावा
08:39
and the ants will carry them back to the nest.
202
504000
3000
आणि मुंग्या त्याला वारूळापर्यंत ओढत नेतील.
08:42
So these ants don't have any central coordinator.
203
507000
3000
तर ह्या मुंग्यांचा कोणीही मध्यवर्ती समन्वयक नसतो.
08:45
They sense their neighbors.
204
510000
2000
त्या आपल्या शेजाऱ्याचा अंदाज घेतात.
08:47
There's no explicit communication.
205
512000
2000
इथे कुठल्याही प्रकारचा प्रत्यक्ष संवाद नसतो.
08:49
But because they sense the neighbors
206
514000
2000
पण त्या शेजाऱ्यांचा कानोसा घेत असल्यामुळे,
08:51
and because they sense the object,
207
516000
2000
आणि वस्तूचा अंदाज घेत असल्यामुळे,
08:53
they have implicit coordination across the group.
208
518000
3000
त्यांच्या गटामध्ये अदृश्य समन्वय साधला जातो.
08:56
So this is the kind of coordination
209
521000
2000
तर अश्या प्रकारचा समन्वय
08:58
we want our robots to have.
210
523000
3000
आम्हाला आमच्या रोबोंमध्ये हवाय.
09:01
So when we have a robot
211
526000
2000
तर जेव्हा आपल्याकडे एक रोबो
09:03
which is surrounded by neighbors --
212
528000
2000
आजूबाजूला शेजार्‍यांच्या घोळक्यात असेल --
09:05
and let's look at robot I and robot J --
213
530000
2000
आणि जसे हे यंत्रमानव 'आय' आणि 'जे' --
09:07
what we want the robots to do
214
532000
2000
आपल्याला असं हवंय की त्या रोबोंनी
09:09
is to monitor the separation between them
215
534000
3000
लक्ष ठेवायचंय त्यांच्यातल्या अंतरावर
09:12
as they fly in formation.
216
537000
2000
एका विशिष्ट आकाराच्या थव्यात उडताना.
09:14
And then you want to make sure
217
539000
2000
आणि तुम्हाला ह्याचीही खबरदारी घ्यायची आहे
09:16
that this separation is within acceptable levels.
218
541000
2000
की हे अंतर सुरक्षित अंतराच्या मर्यादेमध्ये आहे.
09:18
So again the robots monitor this error
219
543000
3000
तर पुन्हा हे रोबोच ह्या एरर वर लक्ष ठेवतात
09:21
and calculate the control commands
220
546000
2000
आणि आकडेमोड करतात नियंत्रण आदेशांची
09:23
100 times a second,
221
548000
2000
सेकंदाला १०० या वेगाने,
09:25
which then translates to the motor commands 600 times a second.
222
550000
3000
ज्यांचे नंतर रुपांतर होते मोटारीच्या आज्ञांमध्ये, सेकंदाला ६०० इतक्या वेगाने.
09:28
So this also has to be done
223
553000
2000
त्यामुळे हे करावे लागते
09:30
in a decentralized way.
224
555000
2000
काहीश्या विकेंद्रित मार्गांनी.
09:32
Again, if you have lots and lots of robots,
225
557000
2000
परत, जर तुमच्याकडे खूप-खूप यंत्रमानवांचा
09:34
it's impossible to coordinate all this information centrally
226
559000
4000
ताफा असेल तर (एखादे) काम करण्यासाठीची माहिती मध्यवर्ती स्वरूपात
09:38
fast enough in order for the robots to accomplish the task.
227
563000
3000
जलद गतीने सगळ्या रोबोंपर्यंत पोहोचविणे अशक्यप्राय असते.
09:41
Plus the robots have to base their actions
228
566000
2000
शिवाय प्रत्येक यंत्रमानवाला त्याच्या हालचालीचा निर्णय
09:43
only on local information,
229
568000
2000
घ्यायचा असतो त्याच्या स्थानिक माहितीवरच,
09:45
what they sense from their neighbors.
230
570000
2000
जी त्याला त्याच्या शेजाऱ्याकडून मिळते.
09:47
And then finally,
231
572000
2000
आणि अखेरीस,
09:49
we insist that the robots be agnostic
232
574000
2000
आम्हाला हवंय की हे यंत्रमानव त्यांच्या
09:51
to who their neighbors are.
233
576000
2000
शेजाऱ्याबद्दल साशंक असावं.
09:53
So this is what we call anonymity.
234
578000
3000
ह्यालाच आपण निनावीपणा म्हणतो.
09:56
So what I want to show you next
235
581000
2000
आता मला तुम्हाला एक चित्रफित दाखवायची आहे ज्यात
09:58
is a video
236
583000
2000
असे २० यंत्रमानव
10:00
of 20 of these little robots
237
585000
3000
विशिष्ट आकाराच्या थव्यात उडताना
10:03
flying in formation.
238
588000
2000
दिसतील.
10:05
They're monitoring their neighbors' position.
239
590000
3000
ते त्यांच्या शेजाऱ्याच्या परिस्थितीवर लक्ष ठेवून आहेत.
10:08
They're maintaining formation.
240
593000
2000
ते थव्याचा आकारही शाबूत ठेवत आहेत.
10:10
The formations can change.
241
595000
2000
थव्याचा आकार बदलू शकतो.
10:12
They can be planar formations,
242
597000
2000
एक-प्रतलीय थवे बनवू शकतात,
10:14
they can be three-dimensional formations.
243
599000
2000
ते त्रि-मितीय आकारात बनवू शकतात.
10:16
As you can see here,
244
601000
2000
जसं तुम्हाला इथे दिसेल,
10:18
they collapse from a three-dimensional formation into planar formation.
245
603000
3000
की ते त्रिमितीय थवा मोडून सपाट थव्यात येतात
10:21
And to fly through obstacles
246
606000
2000
आणि अडथळ्यातून मार्ग काढण्यासाठी
10:23
they can adapt the formations on the fly.
247
608000
4000
ते उडता उडताच थव्याचा आकार बदलू शकतात.
10:27
So again, these robots come really close together.
248
612000
3000
मग पुन्हा, हे यंत्रमानव एकमेकाच्या खूप जवळ येतात.
10:30
As you can see in this figure-eight flight,
249
615000
2000
तुम्ही ह्या आठ आकड्याच्या उड्डाणात बघू शकता
10:32
they come within inches of each other.
250
617000
2000
की ते एकमेकांच्या फक्त इंचभर दूर इतक्या जवळ येतात
10:34
And despite the aerodynamic interactions
251
619000
3000
आणि त्यांच्या पंखांच्या वायुगतीशास्त्रीय देवघेवीनंतरही
10:37
of these propeller blades,
252
622000
2000
ह्या फिरत्या पात्यांच्या,
10:39
they're able to maintain stable flight.
253
624000
2000
ते स्थिर जागा शाबूत ठेवतात.
10:41
(Applause)
254
626000
7000
(टाळ्या)
10:48
So once you know how to fly in formation,
255
633000
2000
एकदा का तुम्हाला विशिष्ट आकाराच्या थव्यात कसं उडायचं हे कळलं,
10:50
you can actually pick up objects cooperatively.
256
635000
2000
की तुम्ही एकत्रितपणे वस्तू उचलू शकता.
10:52
So this just shows
257
637000
2000
ह्यातून आपल्याला असं दिसतंय की
10:54
that we can double, triple, quadruple
258
639000
3000
आपण दुप्पट, तिप्पट, चौपट करु शकतो
10:57
the robot strength
259
642000
2000
ह्या रोबोंचं बळ
10:59
by just getting them to team with neighbors, as you can see here.
260
644000
2000
फक्त शेजार्‍यांशी त्यांचा समन्वय साधून, इथं दिसतंय त्याप्रमाणं.
11:01
One of the disadvantages of doing that
261
646000
3000
असं करण्याचा एक तोटा म्हणजे,
11:04
is, as you scale things up --
262
649000
2000
जसजशी तुम्ही ह्याची व्याप्ती वाढविता --
11:06
so if you have lots of robots carrying the same thing,
263
651000
2000
जर तुमच्याकडे खूप यंत्रमानव एखादी वस्तू वाहून नेत असतील,
11:08
you're essentially effectively increasing the inertia,
264
653000
3000
तर तुम्ही परिणामतः जडत्व वाढवित असता,
11:11
and therefore you pay a price; they're not as agile.
265
656000
3000
आणि त्याची किंमत द्यावी लागते, ते इतके चपळ रहात नाहीत.
11:14
But you do gain in terms of payload carrying capacity.
266
659000
3000
पण तुम्ही वाहून नेण्याची क्षमता वाढविता.
11:17
Another application I want to show you --
267
662000
2000
मला आणखी एक उपयोग तुम्हाला दाखवायचा आहे --
11:19
again, this is in our lab.
268
664000
2000
परत, हे आमच्या प्रयोगशाळेतील आहे.
11:21
This is work done by Quentin Lindsey who's a graduate student.
269
666000
2000
हे माझ्या एका पदवी शिक्षण घेणाऱ्या विद्यार्थ्याने, क्वेंतीन लिंडसे ने केलेले काम आहे.
11:23
So his algorithm essentially tells these robots
270
668000
3000
त्याने बनविलेली आज्ञावली ह्या यंत्रमानवाना सांगते
11:26
how to autonomously build
271
671000
2000
कशी स्वतंत्ररित्या उभारायची
11:28
cubic structures
272
673000
2000
घनाकृती रचना
11:30
from truss-like elements.
273
675000
3000
बांधीव घटकांपासून.
11:33
So his algorithm tells the robot
274
678000
2000
तर ही आज्ञावली रोबोला सांगते
11:35
what part to pick up,
275
680000
2000
काय उचलायचे,
11:37
when and where to place it.
276
682000
2000
केव्हा आणि कुठे ठेवायचे.
11:39
So in this video you see --
277
684000
2000
तर ह्या चित्रफितीमध्ये तुम्हाला दिसेल,
11:41
and it's sped up 10, 14 times --
278
686000
2000
जी १० ते १४ पट अधिक वेगाने दाखविली जात आहे --
11:43
you see three different structures being built by these robots.
279
688000
3000
तुम्ही बघू शकता की हे यंत्रमानव तीन वेगवेगळ्या रचनांची बांधणी करत आहेत.
11:46
And again, everything is autonomous,
280
691000
2000
आणि हे सगळं स्वयंचलित आहे,
11:48
and all Quentin has to do
281
693000
2000
आणि क्वेंतीनला काय करायचंय तर
11:50
is to get them a blueprint
282
695000
2000
फक्त त्यांना आराखडा द्यायचाय
11:52
of the design that he wants to build.
283
697000
4000
त्याला बांधायच्या डिझाइनचा.
11:56
So all these experiments you've seen thus far,
284
701000
3000
तर आतापर्यंत तुम्ही पाहिलेले हे सगळे प्रयोग,
11:59
all these demonstrations,
285
704000
2000
ही सगळी प्रात्याक्षिके,
12:01
have been done with the help of motion capture systems.
286
706000
3000
हालचाली टिपणाऱ्या यंत्रणेच्या मदतीने केली आहेत.
12:04
So what happens when you leave your lab
287
709000
2000
पण काय होतं जेव्हा तुम्ही प्रयोगशाळेतून बाहेर पडता
12:06
and you go outside into the real world?
288
711000
3000
आणि बाहेरच्या जगात जाता?
12:09
And what if there's no GPS?
289
714000
3000
आणि तिकडे जीपीएस नसेल तर मग काय?
12:12
So this robot
290
717000
2000
त्यासाठी हा यंत्रमानव
12:14
is actually equipped with a camera
291
719000
2000
सुसज्ज आहे एक कॅमेरा
12:16
and a laser rangefinder, laser scanner.
292
721000
3000
आणि किरणांच्या सहाय्याने अंतर मोजणारे यंत्र, किरणे मोजणारे यंत्र ह्यांनी.
12:19
And it uses these sensors
293
724000
2000
आणि ह्या सेन्सर्सचा उपयोग करून तो
12:21
to build a map of the environment.
294
726000
2000
सभोवतालचा नकाशा तयार करू शकतो.
12:23
What that map consists of are features --
295
728000
3000
त्या नकाशात असते माहिती --
12:26
like doorways, windows,
296
731000
2000
दरवाजे, खिडक्या,
12:28
people, furniture --
297
733000
2000
लोकं, फर्निचर ह्यांची --
12:30
and it then figures out where its position is
298
735000
2000
आणि मग तो आपलं स्थान शोधून काढतो
12:32
with respect to the features.
299
737000
2000
ह्या वस्तूंच्या संदर्भाने.
12:34
So there is no global coordinate system.
300
739000
2000
इथे कुठलीही वैश्विक अक्षांश-रेखांश यंत्रणा नसते.
12:36
The coordinate system is defined based on the robot,
301
741000
3000
ही यंत्रणा बेतलेली असते, त्या यंत्रमानवावर,
12:39
where it is and what it's looking at.
302
744000
3000
तो कुठे आहे आणि कुठे बघतोय ह्यावर.
12:42
And it navigates with respect to those features.
303
747000
3000
आणि त्यानुसार तो आपली पुढची हालचाल ठरवितो.
12:45
So I want to show you a clip
304
750000
2000
तर मला तुम्हाला एक क्लिप दाखवायची आहे
12:47
of algorithms developed by Frank Shen
305
752000
2000
आज्ञावलींची, ज्या बनवल्या फ्रान्क शेन
12:49
and Professor Nathan Michael
306
754000
2000
आणि प्राध्यापक नाथन माइकल यांनी
12:51
that shows this robot entering a building for the very first time
307
756000
4000
ज्यात हा यंत्रमानव दाखवलाय एका इमारतीमध्ये अगदी पहिल्यांदाच शिरताना
12:55
and creating this map on the fly.
308
760000
3000
आणि उडता-उडताच हा नकाशा बनविताना.
12:58
So the robot then figures out what the features are.
309
763000
3000
त्यात हा ठरवितो कि ह्या इमारतीची काय काय वैशिष्ट्ये आहेत.
13:01
It builds the map.
310
766000
2000
(आणि) नकाशा बनवितो.
13:03
It figures out where it is with respect to the features
311
768000
2000
तो स्वतः ह्या पासून किती अंतरावर आहे
13:05
and then estimates its position
312
770000
2000
हे ठरवून, सेकंदाला १०० वेळा,
13:07
100 times a second
313
772000
2000
मी आधी उल्लेख केलेल्या नियंत्रण करणाऱ्या
13:09
allowing us to use the control algorithms
314
774000
2000
आज्ञावलीचा वापर करण्याची
13:11
that I described to you earlier.
315
776000
2000
मुभा देतो.
13:13
So this robot is actually being commanded
316
778000
2000
(खरंतर) हा यंत्रमानव फ्रान्क दूरवरून
13:15
remotely by Frank.
317
780000
2000
नियंत्रित करत आहे.
13:17
But the robot can also figure out
318
782000
2000
पण हा यंत्रमानव कुठे जायचं हे स्वतःसुद्धा
13:19
where to go on its own.
319
784000
2000
ठरवू शकतो.
13:21
So suppose I were to send this into a building
320
786000
2000
तर समजा मला ह्याला एका अश्या इमारतीमध्ये
13:23
and I had no idea what this building looked like,
321
788000
2000
पाठवायचे आहे ज्याची मला अजिबात कल्पना नाही,
13:25
I can ask this robot to go in,
322
790000
2000
तर मी ह्याला तिथे जाऊन
13:27
create a map
323
792000
2000
नकाशा तयार करून
13:29
and then come back and tell me what the building looks like.
324
794000
3000
परत यायला आणि मला ते कसं दिसतं ह्याबद्दल सांगायला सांगू शकतो.
13:32
So here, the robot is not only solving the problem,
325
797000
3000
इथे (हा) यंत्रमानव फ़क़्त इतकंच शोधत नाहीये
13:35
how to go from point A to point B in this map,
326
800000
3000
कि बिंदू A पासून बिंदू B पर्यंत कसे जायचे,
13:38
but it's figuring out
327
803000
2000
पण तो हे हि शोधतो की
13:40
what the best point B is at every time.
328
805000
2000
सतत सर्वोत्तम B कुठे आहे.
13:42
So essentially it knows where to go
329
807000
3000
त्यामुळे त्याला माहिती असते की कुठे जायचे आहे
13:45
to look for places that have the least information.
330
810000
2000
ज्याची माहिती (त्याच्याकडे) नाहीये.
13:47
And that's how it populates this map.
331
812000
3000
आणि अश्याप्रकारे तो हा नकाशा बनवितो.
13:50
So I want to leave you
332
815000
2000
मला तुम्हाला आता एक शेवटचे
13:52
with one last application.
333
817000
2000
उदाहरण दाखवायचे आहे.
13:54
And there are many applications of this technology.
334
819000
3000
आणि (ह्याचे) असे बरेचसे उपयोग आहेत.
13:57
I'm a professor, and we're passionate about education.
335
822000
2000
मी एक प्राध्यापक आहे आणि आम्ही शिक्षणाबद्दल खूपच प्रेरित आहोत.
13:59
Robots like this can really change the way
336
824000
2000
ह्यासारखे यंत्रमानव बालवर्गापासून अगदी
14:01
we do K through 12 education.
337
826000
2000
बारावीपर्यंतच्या शिक्षणाची पद्धतच बदलू शकतात.
14:03
But we're in Southern California,
338
828000
2000
पण आम्ही दक्षिण कॅलिफोर्निया (रहात) मध्ये आहोत,
14:05
close to Los Angeles,
339
830000
2000
लॉस अन्जेलीसच्या जवळ.
14:07
so I have to conclude
340
832000
2000
त्यामुळे आम्हाला (ह्याचा) शेवट
14:09
with something focused on entertainment.
341
834000
2000
काहीतरी करमणुकीतून करणं भाग आहे.
14:11
I want to conclude with a music video.
342
836000
2000
मला (ह्याचा) शेवट एका ध्वनी चित्रफितीतून करायचा आहे.
14:13
I want to introduce the creators, Alex and Daniel,
343
838000
3000
मी ह्याच्या निर्माणकर्त्यांची ओळख करून देऊ इच्छितो, अलेक्स आणि डानियेल
14:16
who created this video.
344
841000
2000
ह्यांनी हे बनविले आहे.
14:18
(Applause)
345
843000
7000
(टाळ्या)
14:25
So before I play this video,
346
850000
2000
हे सुरु करण्यापूर्वी मला तुम्हाला सांगायचे आहे की,
14:27
I want to tell you that they created it in the last three days
347
852000
3000
हे त्यांनी मागील ३ दिवसात तयार केले आहे,
14:30
after getting a call from Chris.
348
855000
2000
क्रिस कडून (इथे) बोलावणे आल्यानंतर.
14:32
And the robots that play the video
349
857000
2000
आणि जे यंत्रमानव ह्यात दिसतात
14:34
are completely autonomous.
350
859000
2000
ते पूर्णपणे स्वयंचलित आहेत.
14:36
You will see nine robots play six different instruments.
351
861000
3000
तुम्हाला नऊ यंत्रमानव सहा वाद्य वाजवताना दिसतील.
14:39
And of course, it's made exclusively for TED 2012.
352
864000
4000
आणि अर्थातच हे खास टेड २०१२ साठी बनविलं आहे.
14:43
Let's watch.
353
868000
3000
चला तर (हे) बघूया.
15:19
(Music)
354
904000
10000
(संगीत)
16:23
(Applause)
355
968000
17000
(टाळ्या)
ABOUT THE SPEAKER
Vijay Kumar - RoboticistAs the dean of the University of Pennsylvania's School of Engineering and Applied Science, Vijay Kumar studies the control and coordination of multi-robot formations.
Why you should listen
At the General Robotics, Automation, Sensing and Perception (GRASP) Lab at the University of Pennsylvania, flying quadrotor robots move together in eerie formation, tightening themselves into perfect battalions, even filling in the gap when one of their own drops out. You might have seen viral videos of the quads zipping around the netting-draped GRASP Lab (they juggle! they fly through a hula hoop!). Vijay Kumar headed this lab from 1998-2004. He's now the dean of the School of Engineering and Applied Science at the University of Pennsylvania in Philadelphia, where he continues his work in robotics, blending computer science and mechanical engineering to create the next generation of robotic wonders.
Vijay Kumar | Speaker | TED.com