What started as a platform for hobbyists is poised to become a multibillion-dollar industry. Inspection, environmental monitoring, photography and film and journalism:
Nata come piattaforma per amatori sta puntando a divenire una industria multimilionaria. Ispezioni, monitoraggio ambientale,
these are some of the potential applications for commercial drones, and their enablers are the capabilities being developed at research facilities around the world.
fotografia, film e giornalismo: sono solo alcune possibili applicazioni per i droni, le cui funzionalità sono in fase di sviluppo in tutti i centri di ricerca del mondo.
For example, before aerial package delivery entered our social consciousness, an autonomous fleet of flying machines built a six-meter-tall tower composed of 1,500 bricks in front of a live audience at the FRAC Centre in France, and several years ago, they started to fly with ropes. By tethering flying machines, they can achieve high speeds and accelerations in very tight spaces. They can also autonomously build tensile structures. Skills learned include how to carry loads, how to cope with disturbances, and in general, how to interact with the physical world.
Ad esempio, prima che le consegne aeree entrassero nella nostra coscienza sociale, una flotta autonoma di macchine voltanti ha costruito una torre alta sei metri composta di 1.500 mattoni di fronte ad una platea di persone al FRAC Centre in Francia, e qualche anno fa sono passati alle corde. Una volta legati gli aeromobili, possono raggiungere alte velocità e accelerazione in spazi molto piccoli. Possono costruire in modo autonomo strutture tessili. Sanno inoltre come trasportare carichi, come reagire alla confusione e, in generale, come interagire con il mondo esterno.
Today we want to show you some new projects that we've been working on. Their aim is to push the boundary of what can be achieved with autonomous flight.
Oggi voglio mostrarvi alcuni nuovi progetti sui cui stiamo lavorando. Il loro scopo è di spostare i limiti nel campo del volo autonomo.
Now, for a system to function autonomously, it must collectively know the location of its mobile objects in space. Back at our lab at ETH Zurich, we often use external cameras to locate objects, which then allows us to focus our efforts on the rapid development of highly dynamic tasks. For the demos you will see today, however, we will use new localization technology developed by Verity Studios, a spin-off from our lab. There are no external cameras. Each flying machine uses onboard sensors to determine its location in space and onboard computation to determine what its actions should be. The only external commands are high-level ones such as "take off" and "land."
Perché un sistema funzioni autonomamente, deve conoscere grosso modo la posizione dei suoi oggetti mobili nello spazio. Nel nostro laboratorio all'ETH di Zurigo usiamo spesso telecamere esterne per localizzare oggetti, che ci aiutano a focalizzare gli sforzi sul rapido sviluppo di attività altamente dinamiche. Per le demo che vedremo oggi, tuttavia, useremo un nuovo sistema di localizzazione sviluppata dai Verity Studios, un ramo del nostro laboratorio. Non ci sono telecamere esterne. Ogni aeromobile usa dei sensori per determinare la propria posizione e una computazione di bordo per indicare quale azione compiere. Gli unici comandi esterni sono ad alto livello come "decolla" e "atterra".
This is a so-called tail-sitter. It's an aircraft that tries to have its cake and eat it. Like other fixed-wing aircraft, it is efficient in forward flight, much more so than helicopters and variations thereof. Unlike most other fixed-wing aircraft, however, it is capable of hovering, which has huge advantages for takeoff, landing and general versatility. There is no free lunch, unfortunately. One of the limitations with tail-sitters is that they're susceptible to disturbances such as wind gusts. We're developing new control architectures and algorithms that address this limitation. The idea is for the aircraft to recover no matter what state it finds itself in, and through practice, improve its performance over time.
Questo è un cosiddetto posacoda. Un velivolo che prova a prendere due piccioni con una fava. Come altri velivoli con ali fisse, è efficiente nei voli orizzontali, molto più degli elicotteri e delle sue varianti. A differenza di molti velivoli con ali fisse, è in grado di stazionare in aria, cosa che porta vantaggi nel decollo, nell'atterraggio e nella versatilità in generale. Purtroppo ogni cosa ha il suo prezzo. Un limite dei posacoda è che sono suscettibili a turbolenze come le folate di vento. Stiamo sviluppando algoritmi e nuove architetture di controllo rivolte a questi limiti. L'idea è che l'aeromobile recuperi qualunque stato nel quale si trovi e attraverso la pratica, migliorare le sue prestazioni nel tempo.
(Applause)
(Applausi)
OK.
Ok.
When doing research, we often ask ourselves fundamental abstract questions that try to get at the heart of a matter. For example, one such question would be, what is the minimum number of moving parts needed for controlled flight? Now, there are practical reasons why you may want to know the answer to such a question. Helicopters, for example, are affectionately known as machines with a thousand moving parts all conspiring to do you bodily harm. It turns out that decades ago, skilled pilots were able to fly remote-controlled aircraft that had only two moving parts: a propeller and a tail rudder. We recently discovered that it could be done with just one.
Nel fare ricerca, spesso ci interroghiamo su fondamentali problemi astratti che puntano al nòcciolo della questione. Ad esempio, uno di questi potrebbe essere, qual è il numero minimo di elementi mobili necessari al volo controllato? Ci sono ragioni pratiche per voler sapere la risposta a questa domanda. Gli elicotteri, per esempio, sono amorevolmente noti come macchine con migliaia di parti mobili tutte cospirando per causarti danni fisici. Venne fuori che decenni fa, i piloti esperti erano capaci di guidare velivoli con controllo remoto che avevano solo due elementi mobili: un'elica e il timone della coda. Di recente abbiamo scoperto che può essere fatto con solo.
This is the monospinner, the world's mechanically simplest controllable flying machine, invented just a few months ago. It has only one moving part, a propeller. It has no flaps, no hinges, no ailerons, no other actuators, no other control surfaces, just a simple propeller. Even though it's mechanically simple, there's a lot going on in its little electronic brain to allow it to fly in a stable fashion and to move anywhere it wants in space. Even so, it doesn't yet have the sophisticated algorithms of the tail-sitter, which means that in order to get it to fly, I have to throw it just right. And because the probability of me throwing it just right is very low, given everybody watching me, what we're going to do instead is show you a video that we shot last night.
Questo è un monorotore, l'aeromobile remoto dalla meccanica più semplice del mondo, è stato ideato pochi mesi fa. È dotato di una sola parte mobile, l'elica Non ha alette, né cerniere, né alettoni, né altri attuatori o altre superfici di controllo, giusto una semplice elica. Sebbene sia meccanicamente semplice, lavorano un sacco di cose nel suo piccolo cervello elettronico che lo fanno volare in modo stabile e di muoversi come vuole nello spazio. Ad ogni modo, non ha ancora i sofisticati algoritmi del posacoda, il che significa che per farlo volare, lo devo lanciare nel modo giusto. E poiché la probabilità che io lo lanci in modo perfetto è molto bassa, dato che mi tutti mi guardate, ciò che farò invece è mostrarvi un video che abbiamo girato ieri sera.
(Laughter)
(Risate)
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(Applausi)
If the monospinner is an exercise in frugality, this machine here, the omnicopter, with its eight propellers, is an exercise in excess. What can you do with all this surplus? The thing to notice is that it is highly symmetric. As a result, it is ambivalent to orientation. This gives it an extraordinary capability. It can move anywhere it wants in space irrespective of where it is facing and even of how it is rotating. It has its own complexities, mainly having to do with the interacting flows from its eight propellers. Some of this can be modeled, while the rest can be learned on the fly. Let's take a look.
Se il monorotore è un invito alla frugalità, questo velivolo, l'omnicottero, con le sue otto eliche, è un invito all'eccesso. Che ne facciamo di tutto questo surplus? Una cosa da notare è che è estremamente simmetrico. Ne risulta che può orientarsi in modo ambivalente. Questo gli dà una straordinaria abilità. Può muoversi ovunque voglia indipendentemente da dove stia andando o di come stia ruotando. Ha le sue complessità, dovendo far fronte ai flussi che interagiscono dalle sue otto eliche. Alcuni possono essere modulati, mentre il resto può essere appreso in volo Diamo un'occhiata.
(Applause)
(Applausi)
If flying machines are going to enter part of our daily lives, they will need to become extremely safe and reliable. This machine over here is actually two separate two-propeller flying machines. This one wants to spin clockwise. This other one wants to spin counterclockwise. When you put them together, they behave like one high-performance quadrocopter. If anything goes wrong, however -- a motor fails, a propeller fails, electronics, even a battery pack -- the machine can still fly, albeit in a degraded fashion. We're going to demonstrate this to you now by disabling one of its halves.
Se gli aeromobili entreranno nella nostra vita quotidiana, dovranno divenire estremamente sicuri ed affidabili. Questa macchina qui è formata in realtà da due macchine diverse. Questo gira in senso orario. Quest'altro lo fa in senso anti orario. Quando si uniscono, si comportano come un quadricottero ad alte prestazioni. Se qualcosa va storto -- un motore si rompe, un'elica si ferma, l'elettronica o le batterie vengono meno-- la macchina continua a volare, anche se in modo meno elegante. Ora ve lo dimostrerò andando a disattivare una delle sue parti.
(Applause)
(Applausi)
This last demonstration is an exploration of synthetic swarms. The large number of autonomous, coordinated entities offers a new palette for aesthetic expression. We've taken commercially available micro quadcopters, each weighing less than a slice of bread, by the way, and outfitted them with our localization technology and custom algorithms. Because each unit knows where it is in space and is self-controlled, there is really no limit to their number.
Quest'ultima dimostrazione è una ricerca sugli sciami sintetici. Un gran numero di entità autonome e coordinate, offrono una nuova gamma di espressioni estetiche. Abbiamo preso dei micro quadricotteri disponibili in commercio, ciascuno pesava meno di una fetta di pane, e li abbiamo dotati dei nostri sistemi di localizzazione algoritmi personalizzati. Poiché ogni unità sa dove si trova nello spazio e si autoregola, non c'è davvero limite al loro numero.
(Applause)
(Applausi)
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Hopefully, these demonstrations will motivate you to dream up new revolutionary roles for flying machines. That ultrasafe one over there for example has aspirations to become a flying lampshade on Broadway.
Spero che queste dimostrazioni vi spingeranno ad inventare nuovi rivoluzionari ruoli per le macchine volanti. Quell'Ultra-safe laggiù, per esempio, nutre il sogno di divenire
(Laughter)
un paralume volante a Broadway.
(Risate)
The reality is that it is difficult to predict the impact of nascent technology. And for folks like us, the real reward is the journey and the act of creation. It's a continual reminder of how wonderful and magical the universe we live in is, that it allows creative, clever creatures to sculpt it in such spectacular ways. The fact that this technology has such huge commercial and economic potential is just icing on the cake.
La realtà è che è difficile prevedere l'impatto di questa nascente tecnologia. E per gente come noi, il vero premio è il percorso e l'atto di creazione. È un continuo ricordarci quanto sia meraviglioso e magico l'universo nel quale viviamo, che permette a creature creative e argute di scolpirlo in modi tanto spettacolari. Che questa tecnologia abbia un enorme potenziale commerciale ed economico è solo la punta dell'iceberg.
Thank you.
Grazie.
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(Applausi)