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

拉菲罗·安德烈: 四轴飞行器灵活的运动性能

Filmed:
12,409,728 views

在TEDGlobal的机器人试验室里,拉菲洛·安德烈展示了如运动员一般思考的四轴飞行器,四轴飞行器能根据被输入的运算法则灵活解决问题。在一系列漂亮演示中,安德烈展示了飞行器如何接球,掌握平衡及如何与人一同作出决定。让我们一同关注由Kinect控制的四轴飞行器精彩表演。
- 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 machine to be athletic竞技?
0
11307
3184
机器的运动性能指的是什么?
00:26
We will demonstrate演示 the concept概念 of machine athleticism运动能力
1
14491
3417
我们将向你展示机器运动性能的概念
00:29
and the research研究 to achieve实现 it
2
17908
1720
及对此所做的相关研究工作。
00:31
with the help of these flying飞行 machines called quadrocoptersquadrocopters,
3
19628
2511
我们将借助这些被称为四轴飞行器
00:34
or quads四边形, for short.
4
22139
1887
或简称“四轴”的飞行机器人来做演示。
00:38
Quads四边形 have been around for a long time.
5
26034
2529
四轴飞行器存在有很长一段时间了。
00:40
The reason原因 that they're so popular流行 these days
6
28563
1599
它们之所以如此受欢迎,
00:42
is because they're mechanically机械 simple简单.
7
30162
1965
是因为它们机械构造简单。
00:44
By controlling控制 the speeds速度 of these four propellers螺旋桨,
8
32127
2108
只要通过控制四个螺旋桨的速度,
00:46
these machines can roll, pitch沥青, yaw偏航,
9
34235
3048
飞行器便可完成横滚、俯仰、偏摆等动作
00:49
and accelerate加速 along沿 their common共同 orientation方向.
10
37283
2825
并能沿着同一个方向加速。
00:52
On board are also a battery电池, a computer电脑,
11
40108
3071
飞行器上还装有电池、电脑
00:55
various各个 sensors传感器 and wireless无线 radios收音机.
12
43179
3954
及各种感应器和无线收发器。
00:59
Quads四边形 are extremely非常 agile敏捷, but this agility敏捷 comes at a cost成本.
13
47133
4629
四轴飞行器运行极其灵活,但也正因其灵活性,
01:03
They are inherently本质 unstable不稳定, and they need some form形成
14
51762
2992
它运行却相对不稳定,需要某种形式的
01:06
of automatic自动 feedback反馈 control控制 in order订购 to be able能够 to fly.
15
54754
3972
自动反馈装置控制才能顺利飞行。
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
那么,它是如何完成刚才的动作的呢?
01:19
Cameras相机 on the ceiling天花板 and a laptop笔记本电脑
17
67497
1818
天花板上的摄像机与笔记本电脑配合
01:21
serve服务 as an indoor室内 global全球 positioning定位 system系统.
18
69315
2576
成为室内的定位系统,
01:23
It's used to locate定位 objects对象 in the space空间
19
71891
2185
用来定位在空间中
01:26
that have these reflective反光 markers标记 on them.
20
74076
2527
带有反光感应的飞行器。
01:28
This data数据 is then sent发送 to another另一个 laptop笔记本电脑
21
76603
2061
收集到的数据被发送到
01:30
that is running赛跑 estimation估计 and control控制 algorithms算法,
22
78664
2211
正在进行运行估算的另一台电脑上,
01:32
which哪一个 in turn sends发送 commands命令 to the quad,
23
80875
1886
电脑将指令反馈给
01:34
which哪一个 is also running赛跑 estimation估计 and control控制 algorithms算法.
24
82761
3485
也在运行估算的四轴飞行器上。
01:41
The bulk of our research研究 is algorithms算法.
25
89620
2510
我们的大部分时间是花在研究运算法则上
01:44
It's the magic魔法 that brings带来 these machines to life.
26
92130
4161
正是这些运算法赋予了机器新生命。
01:48
So how does one design设计 the algorithms算法
27
96291
2043
那么 如何设计运算法则
01:50
that create创建 a machine athlete运动员?
28
98334
2277
来让机械具有运动员一般的灵活性呢?
01:52
We use something broadly宽广地 called model-based基于模型 design设计.
29
100611
2880
我们采用称为 “基于模型设计” 的方法
首先,我们以数学模式来形容
01:55
We first capture捕获 the physics物理 with a mathematical数学的 model模型
30
103491
3154
机器运作的物理特征
01:58
of how the machines behave表现.
31
106645
2134
02:00
We then use a branch of mathematics数学
32
108779
2297
然后使用数学理论的分支 — 控制理论
02:03
called control控制 theory理论 to analyze分析 these models楷模
33
111076
2831
来分析这些数学模式,
02:05
and also to synthesize合成 algorithms算法 for controlling控制 them.
34
113907
3913
与集合各种算法来控制他们。
02:09
For example, that's how we can make the quad hover徘徊.
35
117820
3048
举例说明,这就是我们如何能让飞行器在空中悬浮:
02:12
We first captured捕获 the dynamics动力学
36
120868
1408
我们先以微分方程式来
02:14
with a set of differential微分 equations方程.
37
122276
1906
描述悬浮的物理现象。
02:16
We then manipulate操作 these equations方程 with the help
38
124182
2349
然后使用控制理论来重整这些方程式,
02:18
of control控制 theory理论 to create创建 algorithms算法 that stabilize稳定 the quad.
39
126531
4640
进而得出稳定飞行器的运算法。
02:23
Let me demonstrate演示 the strength强度 of this approach途径.
40
131171
2946
现在我来演示这种计算方法的优势。
02:29
Suppose假设 that we want this quad to not only hover徘徊
41
137198
2549
假如,我们想让飞行器不仅在空中悬浮,
02:31
but to also balance平衡 this pole.
42
139747
2782
而且还能平衡这支杆子
02:34
With a little bit of practice实践,
43
142529
1844
只要稍加练习,
02:36
it's pretty漂亮 straightforward直截了当 for a human人的 being存在 to do this,
44
144373
2391
对人来说,轻易就能让杆子平衡
02:38
although虽然 we do have the advantage优点 of having
45
146764
1755
我们的优势是,
02:40
two feet on the ground地面
46
148519
1328
我们以双脚支撑平稳地站立,
02:41
and the use of our very versatile多才多艺 hands.
47
149847
2957
及我们灵活的双手。
02:44
It becomes a little bit more difficult
48
152804
2469
这样就会比较困难,
02:47
when I only have one foot脚丫子 on the ground地面
49
155273
2296
当我只用一只脚站立,
02:49
and when I don't use my hands.
50
157569
2799
也不用手来掌握平衡。
02:52
Notice注意 how this pole has a reflective反光 marker标记 on top最佳,
51
160368
2951
注意,这支杆子顶上有个感应器,
02:55
which哪一个 means手段 that it can be located位于 in the space空间.
52
163319
3894
意味着杆子能够被电脑定位。
03:04
(Applause掌声)
53
172971
5976
(掌声)
03:10
You can notice注意 that this quad is making制造 fine adjustments调整
54
178947
2826
你可以注意到四轴飞行器在进行微调,
03:13
to keep the pole balanced均衡.
55
181773
2195
来保持杆子平衡。
03:15
How did we design设计 the algorithms算法 to do this?
56
183968
3059
我们如何设计运算法来完成这个任务呢?
03:19
We added添加 the mathematical数学的 model模型 of the pole
57
187027
2105
我们把杆子的数学模式
03:21
to that of the quad.
58
189132
1519
加入到四轴飞行器的数学模式上。
03:22
Once一旦 we have a model模型 of the combined结合 quad-pole四极 system系统,
59
190651
2954
一旦得出四轴飞行器与杆综合系统的模式,
03:25
we can use control控制 theory理论 to create创建 algorithms算法 for controlling控制 it.
60
193605
4933
我们就可采用控制理论设计运算法来控制它们。
03:30
Here, you see that it's stable稳定,
61
198538
1588
你看到它已经稳定了,
03:32
and even if I give it little nudges轻推,
62
200126
2693
就算我稍微触动它一下,
03:34
it goes back to the nice不错, balanced均衡 position位置.
63
202819
5403
它也会回到平衡位置。
03:40
We can also augment增加 the model模型 to include包括
64
208222
1663
我们还可在该模式中加入
03:41
where we want the quad to be in space空间.
65
209885
2441
操控决定飞行器在空中的位置。
03:44
Using运用 this pointer指针, made制作 out of reflective反光 markers标记,
66
212326
3069
使用有感应器的指示器,
03:47
I can point to where I want the quad to be in space空间
67
215395
2224
我可以决定飞行器,在离我一定的距离内
03:49
a fixed固定 distance距离 away from me.
68
217619
3367
在空中停留的位置
04:07
The key to these acrobatic杂技的 maneuvers演习 is algorithms算法,
69
235763
2902
能够让飞行器做到这些动作的关键是
04:10
designed设计 with the help of mathematical数学的 models楷模
70
238665
2426
借助于数学模式
04:13
and control控制 theory理论.
71
241091
1950
和控制理论设计的运算法。
04:15
Let's tell the quad to come back here
72
243041
2214
我们让这个四轴飞行器回到这里,
04:17
and let the pole drop下降,
73
245255
1819
把杆子取下来。
04:19
and I will next下一个 demonstrate演示 the importance重要性
74
247074
1918
我接下来将演示
04:20
of understanding理解 physical物理 models楷模
75
248992
2119
理解物理模型
04:23
and the workings运作 of the physical物理 world世界.
76
251111
4120
和物理世界运作的重要性。
04:37
Notice注意 how the quad lost丢失 altitude高度
77
265462
1770
注意在我把这杯水放上去时,
04:39
when I put this glass玻璃 of water on it.
78
267232
2082
这个四轴飞行器怎样降低高度。
04:41
Unlike不像 the balancing平衡 pole, I did not include包括
79
269314
2801
不像平衡杆子,这个系统里我不包括
04:44
the mathematical数学的 model模型 of the glass玻璃 in the system系统.
80
272115
2584
玻璃杯的数学模型。
04:46
In fact事实, the system系统 doesn't even know that the glass玻璃 of water is there.
81
274699
2919
事实上,这系统甚至不知道有杯水在那儿。
04:49
Like before, I could use the pointer指针 to tell the quad
82
277618
3292
像刚才那样,我可以用指示器指令四轴飞行器
04:52
where I want it to be in space空间.
83
280910
2589
停在任何一个我指示它去的位置。
04:55
(Applause掌声)
84
283499
9597
(掌声)
05:05
Okay, you should be asking yourself你自己,
85
293096
2110
好, 也许你们会问
05:07
why doesn't the water fall秋季 out of the glass玻璃?
86
295206
2509
为什么水不会从玻璃杯里洒出来?
05:09
Two facts事实: The first is that gravity重力 acts行为
87
297715
3211
有两个事实:第一个是引力
05:12
on all objects对象 in the same相同 way.
88
300926
2125
以同样的方式作用在所有物体上。
05:15
The second第二 is that the propellers螺旋桨 are all pointing指点
89
303051
2464
第二个是螺旋桨都指向
05:17
in the same相同 direction方向 of the glass玻璃, pointing指点 up.
90
305515
3127
玻璃杯的同一个方向,朝上。
05:20
You put these two things together一起, the net result结果
91
308642
2377
把这两个事实和在一起,最终结果
05:23
is that all side forces军队 on the glass玻璃 are small
92
311019
2287
是玻璃杯上的所有侧力小,
05:25
and are mainly主要 dominated占主导地位 by aerodynamic空气动力学的 effects效果,
93
313306
2785
又主要受空气动力学效应控制,
05:28
which哪一个 as these speeds速度 are negligible微不足道.
94
316091
3841
因此这些速度是微不足道的。
05:35
And that's why you don't need to model模型 the glass玻璃.
95
323336
2071
这就是为什么不需要给玻璃杯建立模型。
05:37
It naturally自然 doesn't spill no matter what the quad does.
96
325407
3848
不管四轴飞行器怎样飞行,玻璃杯里的水自然不洒。
05:50
(Applause掌声)
97
338651
7051
(掌声)
05:57
The lesson here is that some high-performance高性能 tasks任务
98
345702
4016
这里的教训是一些高性能作业
06:01
are easier更轻松 than others其他,
99
349718
1397
比其它作业更容易。
06:03
and that understanding理解 the physics物理 of the problem问题
100
351115
2296
而理解这个问题背后的物理学,
06:05
tells告诉 you which哪一个 ones那些 are easy简单 and which哪一个 ones那些 are hard.
101
353411
2616
你就会知道哪些容易,哪些困难
06:08
In this instance, carrying携带 a glass玻璃 of water is easy简单.
102
356027
2359
在这种情况下,放一杯水很容易
06:10
Balancing平衡 a pole is hard.
103
358386
3785
平衡一个杆子很难
06:14
We've我们已经 all heard听说 stories故事 of athletes运动员
104
362171
1802
我们都听过这样的故事,
06:15
performing执行 feats功勋 while physically物理 injured受伤.
105
363973
2493
运动员身体受伤时表现出的壮举。
06:18
Can a machine also perform演出
106
366466
1519
四轴飞行器外形极端受损时,
06:19
with extreme极端 physical物理 damage损伤?
107
367985
2651
是否也能飞?
06:22
Conventional常规 wisdom智慧 says that you need
108
370636
1726
传统观念认为
06:24
at least最小 four fixed固定 motor发动机 propeller螺旋桨 pairs in order订购 to fly,
109
372362
3690
至少需要四对固定电机螺旋桨来飞,
06:28
because there are four degrees of freedom自由 to control控制:
110
376052
2112
因为要控制四个自由度:
06:30
roll, pitch沥青, yaw偏航 and acceleration促进.
111
378164
3028
滚转、俯仰、偏摆 和加速。
06:33
HexacoptersHexacopters and octocoptersoctocopters, with six and eight propellers螺旋桨,
112
381192
3245
六轴飞行器和八轴飞行器各带有带六个和八个螺旋桨
06:36
can provide提供 redundancy冗余,
113
384437
1483
可以提供冗余。
06:37
but quadrocoptersquadrocopters are much more popular流行
114
385920
1989
但四轴飞行器更普遍,
06:39
because they have the minimum最低限度 number
115
387909
1815
因为它们的固定电动螺旋桨数量最少:
06:41
of fixed固定 motor发动机 propeller螺旋桨 pairs: four.
116
389724
2476
四个。
06:44
Or do they?
117
392200
1965
是吗?
07:01
If we analyze分析 the mathematical数学的 model模型 of this machine
118
409476
2600
如果我们分析一下只带两个工作螺旋桨的
07:04
with only two working加工 propellers螺旋桨,
119
412076
2176
飞行器的数学模型,
07:06
we discover发现 that there's an unconventional非传统的 way to fly it.
120
414252
6756
会发现有一个非常规的飞行方式。
07:19
We relinquish放弃 control控制 of yaw偏航,
121
427980
1706
我们不控制偏摆,
07:21
but roll, pitch沥青 and acceleration促进 can still be controlled受控
122
429686
3070
但利用这个新配置的算法
07:24
with algorithms算法 that exploit利用 this new configuration组态.
123
432756
5452
滚动、俯仰和加速仍然可以得到控制。
07:33
Mathematical数学的 models楷模 tell us exactly究竟 when
124
441668
2432
数学模型确切地告诉我们什么时候
07:36
and why this is possible可能.
125
444100
2072
和为什么这是可能的。
07:38
In this instance, this knowledge知识 allows允许 us to design设计
126
446172
2368
在这种情况下,这方面的知识使我们能够设计
07:40
novel小说 machine architectures架构
127
448540
2256
新颖的机器架构
07:42
or to design设计 clever聪明 algorithms算法 that gracefully优雅 handle处理 damage损伤,
128
450796
4176
或设计巧妙的算法,妥善处理损害,
07:46
just like human人的 athletes运动员 do,
129
454972
1724
就像人类运动员一样,
07:48
instead代替 of building建造 machines with redundancy冗余.
130
456696
3823
而不是建造具有冗余的机器。
07:52
We can't help but hold保持 our breath呼吸 when we watch
131
460519
2112
我们禁不住屏住呼吸观看
07:54
a diver潜水员 somersaulting翻筋斗 into the water,
132
462631
2437
跳水运动员翻腾入水,
07:57
or when a vaulter撑竿跳高运动员 is twisting盘曲 in the air空气,
133
465068
1790
或撑杆跳高运动员快速下落时,
07:58
the ground地面 fast快速 approaching接近.
134
466858
1718
在空中扭转身体。
08:00
Will the diver潜水员 be able能够 to pull off a rip安息 entry条目?
135
468576
2568
跳水运动员能压水花入水吗?
08:03
Will the vaulter撑竿跳高运动员 stick the landing降落?
136
471144
2000
撑杆跳高运动员会平稳落地吗?
08:05
Suppose假设 we want this quad here
137
473144
1668
假设我们让这个四轴飞行器
08:06
to perform演出 a triple三倍 flip翻动 and finish off
138
474812
2451
在同一地点
08:09
at the exact精确 same相同 spot that it started开始.
139
477263
2269
开始并完成翻转三圈。
08:11
This maneuver演习 is going to happen发生 so quickly很快
140
479532
2347
这个动作会发生得很快
08:13
that we can't use position位置 feedback反馈 to correct正确 the motion运动 during execution执行.
141
481879
3629
以至我们不能使用位置反馈信号
来纠正执行过程中的运动
08:17
There simply只是 isn't enough足够 time.
142
485508
2274
只是没有足够的时间。
08:19
Instead代替, what the quad can do is perform演出 the maneuver演习 blindly盲目地,
143
487782
3694
相反四轴所能做的就是盲目执行操作,
08:23
observe how it finishes饰面 the maneuver演习,
144
491476
2232
观察它完成操作的方式,
08:25
and then use that information信息 to modify修改 its behavior行为
145
493708
2424
然后利用这信息修改它的行为,
08:28
so that the next下一个 flip翻动 is better.
146
496132
2289
以便下一个翻转做得好些。
08:30
Similar类似 to the diver潜水员 and the vaulter撑竿跳高运动员,
147
498421
1812
类似于跳水运动员和撑杆跳高运动员,
08:32
it is only through通过 repeated重复 practice实践
148
500233
1919
只有通过反复练习
08:34
that the maneuver演习 can be learned学到了 and executed执行
149
502152
1925
才能学会这个动作
08:36
to the highest最高 standard标准.
150
504077
2133
并最高水平地来完成它。
08:46
(Applause掌声)
151
514412
4752
(掌声)
08:51
Striking引人注目 a moving移动 ball is a necessary必要 skill技能 in many许多 sports体育.
152
519164
3472
击打运动中的球是许多体育项目中的一个必要技能
08:54
How do we make a machine do
153
522636
1795
我们如何让一台机器做
08:56
what an athlete运动员 does seemingly似乎 without effort功夫?
154
524431
3753
对一个运动员来说看似毫不费力的事呢?
09:15
(Applause掌声)
155
543943
6599
(掌声)
09:22
This quad has a racket球拍 strapped onto its head
156
550542
2650
这个四轴飞行器顶上绑有一个球拍
09:25
with a sweet spot roughly大致 the size尺寸 of an apple苹果, so not too large.
157
553192
3487
差不多苹果大小的最佳击球位置,不能太大。
09:28
The following以下 calculations计算 are made制作 every一切 20 milliseconds毫秒,
158
556679
3167
每二十毫秒进行下面的计算,
09:31
or 50 times per second第二.
159
559846
1756
或每秒50次。
09:33
We first figure数字 out where the ball is going.
160
561602
2812
我们首先搞清球的去向。
09:36
We then next下一个 calculate计算 how the quad should hit击中 the ball
161
564414
2437
然后计算四轴飞行器应该怎样击球
09:38
so that it flies苍蝇 to where it was thrown抛出 from.
162
566851
3099
使它飞回被抛出的位置。
09:41
Third第三, a trajectory弹道 is planned计划 that carries携带 the quad
163
569950
4456
第三,计划一个携带四轴飞器的轨道
09:46
from its current当前 state to the impact碰撞 point with the ball.
164
574406
3024
从目前的状态到球的落点。
09:49
Fourth第四, we only execute执行 20 milliseconds'毫秒 worth价值 of that strategy战略.
165
577430
3809
第四,我们只执行值20毫秒的战略。
09:53
Twenty二十 milliseconds毫秒 later后来, the whole整个 process处理 is repeated重复
166
581239
2807
二十毫秒以后,重复整个过程,
09:56
until直到 the quad strikes罢工 the ball.
167
584046
2243
直到四轴飞行器击到球。
10:07
(Applause掌声)
168
595560
2646
(掌声)
10:10
Machines can not only perform演出 dynamic动态 maneuvers演习 on their own拥有,
169
598206
3372
机器不仅可以自己执行动态操作,
10:13
they can do it collectively.
170
601578
1863
还可以一起来进行。
10:15
These three quads四边形 are cooperatively合作 carrying携带 a sky天空 net.
171
603441
3587
这三个四轴飞行器在空中共同支起一张网。
10:28
(Applause掌声)
172
616574
5411
(掌声)
10:33
They perform演出 an extremely非常 dynamic动态
173
621985
2197
它们执行一个非常动态的
10:36
and collective集体 maneuver演习
174
624182
2168
集体行动
10:38
to launch发射 the ball back to me.
175
626350
1692
将球回传给我。
10:40
Notice注意 that, at full充分 extension延期, these quads四边形 are vertical垂直.
176
628042
3511
注意网完全伸展时,这些四轴飞行器是垂直的。
10:48
(Applause掌声)
177
636486
1772
(掌声)
10:50
In fact事实, when fully充分 extended扩展,
178
638258
2287
事实上, 完全伸展时,
10:52
this is roughly大致 five times greater更大 than what a bungee蹦极 jumper跨接器 feels感觉
179
640545
2685
这大约是五倍于
10:55
at the end结束 of their launch发射.
180
643230
4588
蹦极者跳到最低点的力量。
11:03
The algorithms算法 to do this are very similar类似
181
651009
2677
计算这个的算法非常类似于
11:05
to what the single quad used to hit击中 the ball back to me.
182
653686
3384
用单个四轴飞行器击球回传给我。
11:09
Mathematical数学的 models楷模 are used to continuously一直 re-plan重新规划
183
657070
2864
使用数学模型不断重新规划
11:11
a cooperative合作社 strategy战略 50 times per second第二.
184
659934
4515
一个每秒50次的合作策略。
11:16
Everything we have seen看到 so far has been
185
664449
1877
目前我们所看到的一切
11:18
about the machines and their capabilities功能.
186
666326
2463
是机器和自己的能力。
11:20
What happens发生 when we couple一对 this machine athleticism运动能力
187
668789
3015
当我们把机器的运动天赋
11:23
with that of a human人的 being存在?
188
671804
1776
和人的运动天赋连接起来会发生什么呢?
11:25
What I have in front面前 of me is a commercial广告 gesture手势 sensor传感器
189
673580
3805
我面前的是一个商业用的姿势传感器,
11:29
mainly主要 used in gaming赌博.
190
677385
1309
主要用于游戏。
11:30
It can recognize认识 what my various各个 body身体 parts部分
191
678694
1804
它可以识别我身体的不同部位
11:32
are doing in real真实 time.
192
680498
2048
实时地在做什么。
11:34
Similar类似 to the pointer指针 that I used earlier,
193
682546
2116
类似于我前面用的指示器,
11:36
we can use this as inputs输入 to the system系统.
194
684662
2792
我们可以用这个作为系统的输入。
11:39
We now have a natural自然 way of interacting互动
195
687454
2396
我们现在有一种自然的方式,
11:41
with the raw生的 athleticism运动能力 of these quads四边形 with my gestures手势.
196
689850
4944
让这些四轴的原始的运动天赋和我的手势交互。
12:22
(Applause掌声)
197
730453
4400
(掌声)
12:35
Interaction相互作用 doesn't have to be virtual虚拟. It can be physical物理.
198
743982
4007
交互不一定是虚拟的,它可以是物质的。
12:39
Take this quad, for example.
199
747989
1725
例如这个四轴飞行器,
12:41
It's trying to stay at a fixed固定 point in space空间.
200
749714
2628
它正设法呆在空间里的一个固定点上。
12:44
If I try to move移动 it out of the way, it fights打架 me,
201
752342
3837
如果我试图让它离开,它就抵抗我,
12:48
and moves移动 back to where it wants to be.
202
756179
4155
回到它想呆的地方。
12:52
We can change更改 this behavior行为, however然而.
203
760334
3039
然而我们可以改变这种行为。
12:55
We can use mathematical数学的 models楷模
204
763373
1699
我们能利用数学模型
12:57
to estimate估计 the force that I'm applying应用 to the quad.
205
765072
3133
估计我正施加在四轴飞行器上的力。
13:00
Once一旦 we know this force, we can also change更改 the laws法律 of physics物理,
206
768205
3238
一旦知道了这个力,我们也可以改变物理定律,
13:03
as far as the quad is concerned关心, of course课程.
207
771443
4499
当然就四轴飞行器而言。
13:07
Here the quad is behaving行为 as if it were
208
775942
2263
这里四轴飞行器表现得好像它
13:10
in a viscous粘性的 fluid流体.
209
778205
4365
在粘性流体中。
13:14
We now have an intimate亲密 way
210
782570
2174
我们现在用一种亲密的方式
13:16
of interacting互动 with a machine.
211
784744
1849
来和机器进行交互。
13:18
I will use this new capability能力 to position位置
212
786593
2506
我将用这个新的能力来把
13:21
this camera-carrying相机携带 quad to the appropriate适当 location位置
213
789099
2577
这个带有摄相机的四轴飞行器定位在合适的位置
13:23
for filming拍戏 the remainder of this demonstration示范.
214
791676
3186
拍下剩下的演示。
13:36
So we can physically物理 interact相互作用 with these quads四边形
215
804222
2768
这样我们可以实际与这些四轴交互
13:38
and we can change更改 the laws法律 of physics物理.
216
806990
2403
并能改变物理定律。
13:41
Let's have a little bit of fun开玩笑 with this.
217
809393
2313
让我们从中得到一点小小的乐趣。
13:43
For what you will see next下一个, these quads四边形
218
811706
1704
你们接下来要看到的,这些四轴飞行器
13:45
will initially原来 behave表现 as if they were on Pluto冥王星.
219
813410
3496
会最初表现为好像它们在冥王星上。
13:48
As time goes on, gravity重力 will be increased增加
220
816906
2312
随着时间的变化,引力会增加
13:51
until直到 we're all back on planet行星 Earth地球,
221
819218
2120
直到我们都回到地球上。
13:53
but I assure保证 you we won't惯于 get there.
222
821338
1719
但是我向你们保证我们不会的。
13:55
Okay, here goes.
223
823057
3501
好,开始 。
14:05
(Laughter笑声)
224
833667
3412
(笑声)
14:34
(Laughter笑声)
225
862778
3208
(笑声)
14:37
(Applause掌声)
226
865986
3386
(掌声)
14:41
Whew!
227
869372
1207
呼!
14:46
You're all thinking思维 now,
228
874779
1517
你们现在都在想,
14:48
these guys are having way too much fun开玩笑,
229
876296
1975
这些家伙太有意思了,
14:50
and you're probably大概 also asking yourself你自己,
230
878271
2079
你们大概也在问自己,
14:52
why exactly究竟 are they building建造 machine athletes运动员?
231
880350
3936
他们到底为什么建造机器运动员?
14:56
Some conjecture推测 that the role角色 of play in the animal动物 kingdom王国
232
884286
2652
一些人猜想,在动物王国中发挥的作用
14:58
is to hone磨练 skills技能 and develop发展 capabilities功能.
233
886938
2752
是磨练技能和发展能力。
15:01
Others其他 think that it has more of a social社会 role角色,
234
889690
2066
其他的人则认为它有更多的社会作用,
15:03
that it's used to bind捆绑 the group.
235
891756
1674
可以用来组织团队。
15:05
Similarly同样, we use the analogy比喻 of sports体育 and athleticism运动能力
236
893430
3533
同样,我们使用体育和运动的类比
15:08
to create创建 new algorithms算法 for machines
237
896963
2079
创建了机器的新算法
15:11
to push them to their limits范围.
238
899042
2147
使它们达到自己的极限。
15:13
What impact碰撞 will the speed速度 of machines have on our way of life?
239
901189
3677
机器的速度对我们的生活方式会有什么影响呢?
15:16
Like all our past过去 creations创作 and innovations创新,
240
904866
2389
像所有我们过去的创造和创新一样,
15:19
they may可能 be used to improve提高 the human人的 condition条件
241
907255
2827
它们要么可以用来改善人类生存条件
15:22
or they may可能 be misused误用 and abused滥用.
242
910082
2501
要么可能被误用和滥用。
15:24
This is not a technical技术 choice选择 we are faced面对 with;
243
912583
1923
这不是我们正面临的技术选择,
15:26
it's a social社会 one.
244
914506
1755
而是一个社会选择。
15:28
Let's make the right choice选择,
245
916261
1390
让我们做出正确的诀择,
15:29
the choice选择 that brings带来 out the best最好 in the future未来 of machines,
246
917651
2405
这个选择带来未来机器最好的东西,
15:32
just like athleticism运动能力 in sports体育
247
920056
1812
就像体育中的运动
15:33
can bring带来 out the best最好 in us.
248
921868
2161
能给我们带来最好的东西一样。
15:36
Let me introduce介绍 you to the wizards奇才 behind背后 the green绿色 curtain窗帘.
249
924029
3450
让我来给你们介绍一下这个绿幕背后的奇才们。
15:39
They're the current当前 members会员 of the Flying飞行 Machine Arena竞技场 research研究 team球队.
250
927479
2900
他们是飞行器竞技场研究队的现任成员。
15:42
(Applause掌声)
251
930379
4769
(掌声)
15:47
Federico费德里科 AugugliaroAugugliaro, Dario达里奥 BrescianiniBrescianini, Markus马库斯 HehnHehn,
252
935148
3046
Federico Augugliaro, Dario Brescianini , Markus Hehn,
15:50
Sergei谢尔盖 LupashinLupashin, Mark标记 Muller穆勒 and Robin知更鸟 Ritz丽思.
253
938194
2824
Sergei Lupashin, Mark Muller 和 Robin Ritz。
15:53
Look out for them. They're destined注定 for great things.
254
941018
1932
留心这些人,他们注定要成就大事。
15:54
Thank you.
255
942950
1178
谢谢。
15:56
(Applause掌声)
256
944128
6354
(掌声)
Translated by Ann Luo
Reviewed by Shengwei Cai

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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.

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