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.
O que começou como uma plataforma para amadores vai transformar-se numa indústria de milhares de milhões de dólares. Vigilância, controlo do ambiente, fotografia, cinema e jornalismo, são algumas das possíveis aplicações dos "drones" comerciais. É possível, graças ao conhecimento que se desenvolve em instalações de investigação pelo mundo inteiro.
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.
Antes de as entregas de encomendas por via aérea virem a fazer parte da nossa vida, uma frota autónoma de máquinas voadoras construiu uma torre com 6 metros de altura, formada por 1500 tijolos, perante uma audiência em direto, no centro FRAC, em França. Já há uns anos, começaram a voar com cabos. Se ligarmos máquinas voadoras, elas podem atingir altas velocidades e acelerações em espaços muito apertados. Também podem construir, sozinhas, estruturas extensíveis. Aprenderam a transportar cargas, a lidar com perturbações, e, em geral, como interagir com o mundo físico.
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.
Hoje vamos mostrar novos projetos em que temos estado a trabalhar. O objetivo é empurrar os limites do que elas podem alcançar num voo autónomo.
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."
Para que um sistema funcione autonomamente, tem que conhecer a localização de todos os seus objetos móveis no espaço. No nosso laboratório em ETH Zurique, usamos câmaras exteriores para localizar objetos, o que nos permite concentrar os nossos esforços na evolução rápida de tarefas extremamente dinâmicas. Mas, hoje, vamos usar nas demonstrações uma nova tecnologia de localização, desenvolvida pela Verity Studios, uma subsidiária do nosso laboratório. Não há câmaras exteriores. Cada máquina voadora usa sensores integrados que determinam a sua localização no espaço e tem um computador integrado que determina a ação a executar. Os únicos comandos exteriores são os de alto nível, como "descolar" e "aterrar".
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.
Esta é uma máquina que aterra na vertical. É uma nave que tenta comer o bolo e ficar com ele. Tal como outras naves de asas fixas, é eficaz no voo, muito mais eficaz que os helicópteros e as suas variantes. Mas, ao contrário da maior parte de naves de asas fixas, é capaz de pairar, o que tem enormes vantagens, para a descolagem, a aterragem e uma versatilidade genérica. Infelizmente, não há bela sem senão. Uma das limitações destas aeronaves é que são suscetíveis a perturbações como rajadas de vento. Estamos a desenvolver novas arquiteturas e algoritmos de controlo para eliminar esta limitação. A ideia é que a aeronave recupere a estabilidade qualquer que seja a situação em que se encontre e, através da prática, melhore o desempenho, com o tempo.
(Applause)
(Aplausos)
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.
Quando fazemos investigação, fazemos perguntas abstratas fundamentais que tentam chegar ao cerne da questão. Por exemplo, uma dessas perguntas seria: "Qual é o número mínimo de partes móveis necessárias para um voo controlado? Há razões práticas para querermos saber a resposta a esta pergunta. Os helicópteros, por exemplo, são conhecidos como máquinas com mil partes móveis, que conspiram para nos prejudicar fisicamente. Acontece que, há décadas, pilotos competentes conseguiram pôr a voar aeronaves com controlo remoto que tinham apenas duas partes móveis: uma hélice e um leme na cauda. Recentemente, descobrimos que era possível fazê-lo só com uma.
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.
Este é o "monospinner", a máquina voadora mecanicamente controlável mais simples do mundo. inventada apenas há uns meses. Tem uma única parte móvel, uma hélice. Não tem abas, nem dobradiças, nem "ailerons", não tem atuadores, nem superfícies de controlo, apenas uma simples hélice. Apesar de ser simples, mecanicamente, passa-se muita coisa neste pequeno cérebro eletrónico que lhe permite voar de modo estável e mover-se para onde quiser no espaço. Mesmo assim, ainda não tem os algoritmos sofisticados da aeronave anterior. o que significa que, para a pôr a voar, tenho que o atirar como deve ser. Mas, como é baixa a probabilidade de eu a atirar como deve ser, dado que estão todos a olhar para mim, vamos mostrar um vídeo que fizemos a noite passada.
(Laughter)
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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 o "monospinner" é um exercício sobre a frugalidade, esta máquina aqui, o omnicóptero, com as suas seis hélices, é um exercício sobre o exagero. O que é que podemos fazer com todo este excedente? Uma coisa a notar é que é extremamente simétrico. Por isso, é ambivalente quanto à orientação. Isso dá-lhe uma capacidade extraordinária. Pode movimentar-se para onde quiser, no espaço, independentemente do sítio para que estiver virado e mesmo de como estiver a girar. Tem as suas complexidades, que têm a ver, principalmente, com os fluxos interativos das suas oito hélices. Alguns podem ser modelados, enquanto os restantes podem ser aprendidos durante o voo. Vamos ver.
(Applause)
(Aplausos)
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 as máquinas voadoras vão passar a fazer parte da nossa vida diária, precisam de ser extremamente seguras e fiáveis. Esta máquina aqui é formada por duas máquinas voadoras separadas, de duas hélices cada. Esta quer girar para a direita. Esta quer girar para a esquerda. Quando as juntamos, comportam-se como um quadricóptero de alto rendimento. Mas, se houver qualquer contratempo — uma falha de motor, da hélice, da eletrónica, até duma bateria — a máquina continua a voar, embora de modo deficiente. Vamos mostrar isso desligando uma das metades.
(Applause)
(Aplausos)
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.
Esta última demonstração é a exploração dos enxames sintéticos. O grande número de entidades autónomas, coordenadas, apresenta uma nova paleta para a expressão estética. Agarrámos em micro quadricópteros, disponíveis comercialmente, cada um deles pesando menos do que uma fatia de pão, e equipámo-los com a nossa tecnologia de localização e algoritmos personalizados. Como cada unidade sabe onde se situa no espaço, e é autocontrolada, não há limite para o seu número.
(Applause)
(Aplausos)
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(Aplausos)
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(Aplausos)
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.
Esperamos que estas demonstrações vos motivem a sonhar com novos papéis revolucionários para máquinas voadoras. Esta ultrassegura aqui, por exemplo, tem aspirações de vir a ser um abajur voador na Broadway.
(Laughter)
(Risos)
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.
A realidade é que é difícil prever o impacto duma tecnologia nascente. Para pessoas como nós, a verdadeira recompensa é o processo e o ato da criação. É um lembrete constante de como o universo em que vivemos é tão maravilhoso e mágico que permite que criaturas inteligentes e criativas o esculpam de modos tão espetaculares. O facto de esta tecnologia ter um potencial comercial e económico tão grande
Thank you.
é apenas a cobertura do bolo.
(Applause)
Obrigado.