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.
To, co zaczęło się jako platforma dla pasjonatów, pretenduje do bycia multimiliardowym przemysłem. Kontrola, monitorowanie środowiska, fotografia i film, dziennikarstwo, to tylko niektóre z potencjalnych zastosowań komercyjnych dronów, a umożliwiają to umiejętności rozwijane w placówkach naukowych na całym świecie.
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.
Zanim lotnicza dostawa przesyłek trafiła do naszej społecznej świadomości, autonomiczna flota latających maszyn zbudowała 6 metrową wieżę składającą się z 1500 cegieł na oczach widowni w centrum sztuki współczesnej FRAC we Francji. Kilka lat temu, zaczęli latać z linami, przywiązując latające maszyny, osiągają dużą szybkość i przyspieszenie w bardzo ciasnych przestrzeniach. Mogą także samodzielnie budować rozciągliwe struktury. Dzięki temu uczą się jak nosić ładunki, radzić sobie z zaburzeniami i funkcjonować w otaczającym świecie.
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.
Dziś chcemy pokazać niektóre projekty, nad którymi pracujemy. Ich celem jest przesuwanie granic tego, co osiągalne w autonomicznym locie.
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."
Aby system działał autonomicznie, musi znać zbiorczo położenie swoich mobilnych obiektów w przestrzeni. W naszym laboratorium na Politechnice ETH w Zurychu aby zlokalizować obiekty często używamy zewnętrznych kamer, co pozwala nam koncentrować nasze wysiłki na szybkim rozwoju bardzo dynamicznych zadań. Dla demo, które dziś zobaczycie użyliśmy nowych technologii lokalizacji stworzonych przez Verity Studios - spółkę naszego laboratorium. Nie ma tu kamer zewnętrznych. Każda maszyna używa sensorów pokładowych, by określić położenie w przestrzeni a także pokładowych wyliczeń by określić następne działania. Komendy z zewnątrz są na bardzo ogólnym poziomie: np. "startuj" i 'ląduj".
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.
To tzw. tailsitter, czyli samolot siadający na ogonie. To samolot, który próbuje mieć ciastko i zjeść ciastko. Jak inne stałopłaty, jest skuteczny w locie naprzód dużo bardziej niż helikoptery i im podobne. Jednak w przeciwieństwie do innych stałopłatów, jest zdolny do unoszenia się w powietrzu, co ma duże zalety podczas startu i lądowania i dla ogólnej wszechstronności. Niestety coś kosztem czegoś. Jednym z ograniczeń stałopłatów jest ich podatność na anomalia pogodowe takie jak podmuchy wiatru. Pracujemy nad nową architekturą kontroli i algorytmami, które są odpowiedzią na te ograniczenia. Pomysł polega na tym, by samolot odnalazł się w każdej sytuacji, w której się znajdzie, i poprzez próby z czasem poprawił swoje wyniki.
(Applause)
(Brawa)
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.
Robiąc badania często zadajemy sobie podstawowe abstrakcyjne pytania aby dotrzeć do sedna sprawy. Na przykład jaka jest minimalna ilość ruszających się części potrzebnych do kontrolowanego lotu. Są praktyczne powody, dla których warto znać odpowiedź na to pytanie. Helikoptery na przykład są pieszczotliwie nazywane maszynami z tysiącem latających części wszystkie we współpracy, by zrobić ci krzywdę. Okazuje się, że lata temu wyszkoleni piloci potrafili pilotować zdalnie sterowany samoloty, które miały tylko dwie ruszające się części: śmigło i ster ogona. Niedawno odkryliśmy, że można to zrobić mając tylko jedną.
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.
To jest monospinner, mechanicznie najprostsza na świecie kontrolowana maszyna latająca wynaleziona kilka miesięcy temu. Ma tylko jedną ruszającą się część: śmigło. Nie ma klap, zawiasów, lotek żadnych innych ruchomych części czy powierzchni sterowych. Tylko proste śmigło. Mimo że jest mechanicznie proste wiele się dzieje w tym małym elektronicznym mózgu, by latać stabilnie i poruszać się gdzie chce w przestrzeni. Nie posiada na razie wyszukanych algorytmów tailsittera, co oznacza, że aby mógł zacząć latać muszę go dobrze podrzucić. A ponieważ szansa, że zrobię to dobrze jest bardzo mała, biorąc pod uwagę, że wszyscy na mnie patrzą zamiast tego pokażemy film, nakręcony wczoraj wieczorem.
(Laughter)
(Śmiech)
(Applause)
(Brawa)
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.
Jeśli monospinner jest przykładem skromności, to ta maszyna - omnikopter z ośmioma śmigłami jest pokazem przepychu. Co można zrobić z całym tym nadmiarem? Można zauważyć, że jest bardzo symetryczny co sprawia, że jest niezależny od orientacji. To daje niesamowite możliwości. Może poruszać się gdziekolwiek chce w przestrzeni niezależnie od tego, w którym zmierza kierunku ani jak się obraca. Ma swoje własne złożoności związane głównie z interakcją przepływów swoich ośmiu śmigieł. Niektóre da się modelować, innych można się nauczyć w trakcie lotu. Zobaczmy.
(Applause)
(Brawa)
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.
Jeśli latające maszyny mają być częścią naszej codzienności muszą stać się niezwykle bezpieczne i niezawodne. Ta maszyna tutaj składa się z dwóch osobnych dwu-śmigłowych maszyn. Ta chce wirować zgodnie z ruchem wskazówek zegara ta odwrotnie. Połączone zachowują się jak jeden wysoko-zadaniowy quadrokopter. Jeśli jednak coś pójdzie źle popsuje się silnik, śmigło, elektronika, nawet baterie - maszyna nadal może latać lecz w mniej kontrolowany sposób. Pokażemy wam to unieruchamiając jedną z jego połów.
(Applause)
(Brawa)
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.
Ten ostatni pokaz jest badaniem syntetycznych rojów. Duża liczba autonomicznych skoordynowanych jednostek stwarza nową paletę dla estetycznej ekspresji. Użyliśmy dostępnych komercyjnie mikro-quadrokopterów każdy ważący mniej niż kawałek chleba i wyposażyliśmy w naszą technologię lokalizacji i specjalne algorytmy. Ponieważ każda jednostka zna położenie w przestrzeni i jest samosterowalna nie ma ograniczenia dla ich liczby.
(Applause)
(Brawa)
(Applause)
(Brawa)
(Applause)
(Brawa) [Więcej prelekcji na TED.com]
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.
Mam nadzieję, że te pokazy zmotywują was do wymyślania nowych rewolucyjnych zastosowań latających maszyn. Ten ultrabezpieczny model na przykład ma aspiracje do zostania latającym abażurem na Broadwayu.
(Laughter)
(Śmiech)
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.
W rzeczywistości trudno jest przewidzieć wpływ powstających technologii. Dla ludzi takich jak my, prawdziwą nagrodą jest droga i proces ich tworzenia. Jest to nieustanne przypomnienie jak wspaniały i magiczny jest otaczający nas świat, który pozwala zdolnym istotom rzeźbić go w tak spektakularny sposób. Fakt, że ta technologia ma tak ogromny komercyjny i ekonomiczny potencjał jest tylko wisienką na torcie.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)