What started as a platform for hobbyists is poised to become a multibillion-dollar industry. Inspection, environmental monitoring, photography and film and journalism: these are some of the potential applications for commercial drones, and their enablers are the capabilities being developed at research facilities around the world.
Wat startte als platform voor hobbyisten staat op het punt om een miljardenindustrie te worden. Inspectie, milieucontrole, fotografie, film en journalistiek: het zijn mogelijke toepassingen voor commerciële drones. Ze worden mogelijk gemaakt in onderzoekscentra over de hele wereld.
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.
Voordat bezorgdiensten via de lucht ons sociale bewustzijn binnenkwamen, bouwde een zelfstandige vloot van machines een toren van zes meter, bestaande uit 1500 stenen voor een live publiek bij het FRAC Centrum in Frankrijk. Een paar jaar geleden gingen ze met touw vliegen. Door ze samen te binden, kunnen ze in kleine ruimtes hoge snelheden en versnelling ontwikkelen. Ze kunnen ook zelfstandig gespannen structuren bouwen. Ze hebben geleerd lading te tillen, met turbulentie om te gaan. In het algemeen: hoe om te gaan met de fysieke wereld.
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.
We willen je vandaag een paar van onze projecten laten zien. Hun doel is om de grens te verleggen van wat mogelijk is met zelfstandig vliegen.
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."
Om een systeem zelfstandig te laten vliegen, moet het collectief de positie weten van zijn mobiele onderdelen in de lucht In ons lab bij ETH Zürich, gebruiken we externe camera's om voorwerpen te localiseren, wat ons in staat stelt ons te richten op de snelle ontwikkeling van zeer dynamische taken. Maar voor de demo's van vandaag gebruiken we nieuwe localiseertechnologie van Verity Studios, een spin-off van ons lab. Zonder externe camera's. Elke machine heeft sensors aan boord om zijn locatie te bepalen, en berekent zelf welke actie moet plaatsvinden. Externe opdrachten zijn er alleen op hoger niveau, zoals 'opstijgen' en 'landen'.
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.
Het is een 'tail-sitter'. Een vliegmachine die probeert twee vliegen in een klap te slaan. Net als andere vliegtuigen is het efficiënt in voorwaartse vlucht, meer dan helicopters en afgeleiden daarvan. In tegenstelling tot andere met vaste vleugels, kan het stilstaan in de lucht, wat grote voordelen biedt bij opstijgen en landen en voor zijn veelzijdigheid. Er zijn helaas ook nadelen. Een van de nadelen bij tail-sitters is de gevoeligheid, zoals bij windstoten. We ontwikkelen nieuwe besturingsalgoritmes om dat te verbeteren. Het idee is dat de machine zich herstelt ongeacht in welke positie hij is. Door ervaring verbetert hij zichzelf.
(Applause)
(Applaus)
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.
Bij research stellen we onszelf abstracte basisvragen die tot de kern van de zaak moeten leiden. Zo'n vraag is bijvoorbeeld: wat is het minimum aan bewegende delen om beheerst te vliegen? Er zijn praktische redenen waarom je hier een antwoord op zou willen. Helikopters bijvoorbeeld staan genoegzaam bekend als machines met duizenden bewegende delen. die samenzweren om je kwaad te doen. Het bleek dat decennia geleden ervaren piloten modelvliegtuigen konden besturen die maar twee bewegende delen hadden: een propeller en een staartroer. We ontdekten kortgeleden dat het met één deel kon.
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.
Dit is de monospinner, de mechanisch simpelste bestuurbare vliegmachine, pasgeleden uitgevonden. Er beweegt maar één onderdeel: een propeller. Het heeft geen kleppen, scharnieren, rolroeren, geen scharnieren of stuurvlakken, alleen een simpele propeller. Ondanks zijn mechanische eenvoud, gaat er heel wat om in zijn elektronische brein om het stabiel te laten vliegen in de gewenste richting. Toch heeft het niet de slimme algoritmes van de tail-sitter. Om hem goed te laten vliegen moet ik hem precies goed gooien. En omdat de kans klein is dat ik goed gooi, terwijl iedereen zit te kijken, laat ik een filmpje zien dat we gisteravond hebben opgenomen.
(Laughter)
(Gelach)
(Applause)
(Applaus)
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.
Als de monospinner een oefening is in eenvoud, is deze machine, de omnicopter, met z'n acht propellers, een oefening in overvloed. Wat kan je met die overvloed doen? Let op de symmetrie. Hij is tegenstrijdig in zijn oriëntatie. Hij krijgt daardoor een bijzondere eigenschap. Hij kan overal naartoe bewegen. Het maakt niet uit waar hij naartoe gericht is, zelfs niet hoe hij roteert. Natuurlijk is hij complex, vooral door de interactieve stromen van zijn acht propellers. Sommige dingen worden vooraf ingesteld; de rest wordt tijdens de vlucht geleerd. Laten we eens kijken.
(Applause)
(Applaus)
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.
Als vliegmachines deel gaan uitmaken van ons dagelijks leven, moeten ze extreem veilig en betrouwbaar worden. Deze machine is eigenlijk twee gescheiden vliegmachines met twee propellers. Deze wil met de klok mee draaien. De andere wil tegen de klok in draaien. Aan elkaar gedragen ze zich als een eersteklas quadrocopter. Maar als er iets misgaat -- uitval van een motor, propeller, elektronica, of zelf de accu, kan de machine nog steeds vliegen, ondanks de handicap. We demonstreren dat nu door een helft uit te schakelen.
(Applause)
(Applaus)
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.
Deze laatste demonstratie is de verkenning van een kunstmatige zwerm. Het grote aantal zelfstandig coördinerende eenheden biedt een nieuw palet om je esthetisch te uiten. We hebben commercieel verkrijgbare micro-quadcopters genomen, elk nog lichter dan een boterham, en rustten ze uit met localiseertechnologie en speciale algoritmes. Omdat elke unit weet waar hij zich bevindt, en zelfsturend is, is er geen beperking in het aantal.
(Applause)
(Applaus)
(Applause)
(Applaus)
(Applause)
(Applaus)
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.
Hopelijk zetten deze demonstraties je aan nieuwe revolutionaire ideeën voor vliegmachines te bedenken. Deze zeer veilige bijvoorbeeld, zou een vliegende schemerlamp kunnen worden op Broadway.
(Laughter)
(Gelach)
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.
Maar het is moeilijk de impact te voorspellen van deze technologie. Voor mensen als wij is de beloning de reis ernaartoe en het creëren. Het herinnert ons er constant aan hoe mooi en magisch het universum is waarin we leven, dat het creatieve, slimme wezens in staat stelt om het op spectaculaire wijze te vormen. Het feit dat deze technologie zo'n enorme commerciële en economische potentie heeft is de kers op de taart.
Thank you.
Dank je wel.
(Applause)
(Applaus)