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.
สิ่งที่ตอนแรกเป็นแค่งานอดิเรก กำลังจะกลายเป็นธุรกิจ มูลค่าหลายล้านดอลลาร์ การตรวจสอบ การติดตามสิ่งแวดล้อม การถ่ายภาพ การสร้างภาพยนตร์และการสื่อสาร งานเหล่านี้คือการใช้บางอย่างที่เป็นไปได้ สำหรับโดรนในเชิงธุรกิจ และความสามารถของพวกมัน ก็กำลังได้รับการพัฒนา ในหน่วยงานเพื่อการวิจัยทั่วโลก
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.
ตัวอย่างเช่น ก่อนการขนส่งวัสดุทางอากาศ จะมาเป็นที่รู้จักกันในสังคมของเรา ฝูงยานบินอัตโนมัติได้ สร้างหอคอยขนาดเล็กที่สูงหกเมตร ซึ่งประกอบไปด้วยอิฐกว่า 1500 ก้อน สด ๆ ต่อหน้าผู้ชม ที่ศูนย์ศิลปะแฟ (FRAC) ในประเทศฝรังเศส และสองสามปีต่อมา พวกมันเริ่มบินไปพร้อมกับเชือก โดยการเชื่อมต่อยานบินเข้าด้วยกัน พวกมันสามารถทำความเร็วได้สูง และเร่งความเร็วได้ในพื้นที่แคบ พวกมันยังสามารถสร้างโครงสร้างที่แข็งแรง ได้โดยอัตโนมัติ สามารถเเรียนรู้ว่าจะรับน้ำหนักอย่างไร และมีวิธีรับมือกับสิ่งรบกวนอย่างไร และจะรับมือกับโลกทางกายภาพอย่างไร ในสถานการณ์ทั่วไป
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.
วันนี้ พวกเราจะแสดงโครงงานใหม่ ที่พวกเรากำลังทำกันอยู่ จุดมุ่งหมายก็คือการผลักดันขอบเขต สิ่งที่สามารถเป็นไปได้ ด้วยการบินอัตโนมัติ
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."
เอาล่ะ เพื่อที่ระบบจะทำงาน ได้อย่างอัตโนมัตินั้น มันต้องมีการรับรู้ถึงตำแหน่ง ของวัตถุเคลื่อนที่ของมันในพื้นที่ ที่ห้องทดลองของพวกเรา สถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิสในซูริก เรามักใช้กล้องภายนอกให้ เพื่อหาตำแหน่งของวัตถุ ซึ่งจากนั้นมันช่วยให้เราสามารถ ที่จะมุ่งความพยายามของเรา ให้กับการพัฒนาของ งานที่มีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ดี ในวันนี้สิ่งที่จะสาธิตให้คุณชม เราจะใช้เทคโนโลยีใหม่ในการหาตำแหน่ง ซึ่งถูกพัฒนาโดยเวริตี สตูดิโอ ซึ่งแยกตัวออกมาจากห้องทดลองของเรา มันไม่มีกล้องภายนอก ทุกยานบินใช้เซนเซอร์บนเครื่อง เพื่อกำหนดตำแหน่งของมันในพื้นที่ และการคำนวณบนเครื่อง ที่กำหนดว่าสิ่งใดที่มันควรทำ คำสั่งสูงสุดที่มันรับจากภายนอกมีเพียง "ขึ้น" และ "ลง"
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.
นี่คือรูปแบบที่เรียกว่า แบบตั้งบนหาง มันคือเครื่องบินที่ถูกออกแบบมา เพื่อที่จะบรรลุเป้าหมายที่ตั้งเอาไว้ เช่นเดียวกับเครื่องบินปีกแข็งอื่น ๆ ซึ่งมันมีประสิทธิภาพในการบินไปข้างหน้า มากกว่าเฮลิคอปเตอร์และยานบินรูปแบบอื่น อย่างไรก็ตาม ที่ต่างจากยานบินแบบปีกแข็งส่วนใหญ่ ก็คือ มันมีความสามารถในการบินโฉบ ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างมาก สำหรับการออกตัวและลงจอด และรวมถึงความคล่องตัวทั่ว ๆ ไปในการบิน เป็นที่น่าเสียดาย ไม่มีอะไรได้มาฟรี ๆ หนึ่งในข้อจำกัดของ ยานบินแบบตั้งบนหาง คือพวกมันมีความอ่อนไหว ต่อการรบกวน ดังเช่น ลมที่แรงมาก ๆ พวกเรากำลังพัฒนารูปแบบ และอัลกอริทึมสำหรับการควบคุมแบบใหม่ ที่ช่วยแก้ปัญหานี้ได้ แนวคิดก็คือ เพื่อที่จะให้ยานบิน สามารถกลับมาตั้งหลักได้ ไม่ว่ามันจะอยู่ในสถานการณ์แบบไหน และด้วยการฝึกฝน จะพัฒนาประสิทธิภาพของมันขึ้นเรื่อย ๆ
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
OK.
โอเค
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.
เมื่อพวกเราทำการวิจัย พวกเรามักจะถามคำถามพื้นฐาน ที่เป็นนามธรรมกับตัวเอง เพื่อไปให้ถึงหัวใจสำคัญของเรื่อง เช่น คำถามหนึ่งอาจเป็น อะไรคือจำนวนที่น้อยที่สุดของส่วนเคลื่อนที่ ที่จำเป็นต่อการควบคุมการบิน ครับ นี่คือเหตุผลในทางปฏิบัติ ว่าทำไมคุณถึงต้องการที่จะรู้คำตอบ ของคำถามดังกล่าว ยกตัวอย่างเช่น เฮลิคอปเตอร์ เป็นที่รู้กันดีว่ามันถูกประกอบขึ้น จากชิ้นส่วนเคลื่อนไหวมากกว่าพันชิ้น ซึ่งสามารถทำอันตรายต่อตัวของคุณได้ แต่กลายเป็นว่าหลายทศวรรษที่ผ่านมา นักบินที่มีทักษะ สามารถควบคุมเครื่องบินระยะไกล ที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวเพียงสองส่วน คือใบพัดและหางเสือ เราเพิ่งค้นพบว่า มีเพียงอย่างเดียวก็พอแล้ว
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.
นี่คือโนโนสปินเนอร์ เครื่องบินที่มีกลไกเรียบง่ายที่สุดในโลก ที่เพิ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในเมื่อกี่เดือนก่อน มันมีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวเพียงส่วนเดียว ซึ่งก็คือใบพัด มันไม่มีส่วนที่เปิดปิดได้ ไม่มีบานพับ ไม่มีส่วนปลายปีกที่เคลื่อนไหวได้ ไม่มีหัวฉีดอื่น ๆ ไม่มีแผงการคุมการบิน อื่น ๆ มันเป็นแค่ใบพัดธรรมดา ๆ แม้ว่ามันจะดูเหมือนว่ามีกลไกง่าย ๆ แต่มีการทำงานที่เกิดขึ้นใน สมองอิเล็กทรอนิกส์น้อย ๆ นี้มากมาย ที่ช่วยให้มันบินได้อย่างมั่นคง และเคลื่อนไปทุกที่ที่มันต้องการ แต่ว่า มันก็ยังไม่มี อัลกอริธึมที่ซับซ้อน สำหรับยานบินแบบตั้งบนหาง ซึ่งหมายความว่า เพื่อที่จะทำให้มันบินได้ ผมต้องขว้างมันไปให้พอดิบพอดี และเพราะความน่าจะเป็นที่ผมจะขว้าง ได้พอดิบพอดีนั้นมีค่อนข้างน้อย แถมทุกคนยังจ้องดูผมอีกต่างหาก แทนที่จะทำอย่างนั้น เราจะฉายวีดีโอที่พวกเราถ่ายเมื่อคืนนี้ ให้คุณชมนะครับ
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
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.
ถ้าโมโนสปินเนอร์ คือออกแรงแบบประหยัดพลังงาน เจ้าโอนิคอปเตอร์เครื่องนี้ มาพร้อมกับแปดใบพัด เปรียบเหมือนกับการออกแรงสุดกำลัง คุณสามารถทำอะไรได้กับทุกชิ้นส่วน ที่ยื่นออกมาหรือครับ สิ่งที่อยากให้สังเกตก็คือ มันมีความสมมาตรดีมาก ส่งผลให้มันจัดวางตำแหน่งได้อย่างว่องไว สิ่งนี้ช่วยให้มันมีความสามารถที่ไม่ธรรมาดา มันสามารถไปได้ทุกที่ที่มันต้องการ โดยไม่ต้องคำนึงถึงว่ามันต้องหันไปด้านไหน หรือแม้แต่ว่ามันต้องหมุนอย่างไร มันมีความซับซ้อนในตัวของมันเอง ส่วนใหญ๋เกี่ยวข้องกับกระแสปฏิสัมพันธ์ จากการทำงานของแปดใบพัด บางส่วนสามารถถูกออกแบบได้ ในขณะที่ ส่วนอื่น ๆ สามารถเรียนรู้ในขณะการบิน มาดูกันครับ
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
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.
ถ้ายานบินพวกนี้กำลังจะมา เป็นส่วนหนึ่งในชีวิตของพวกเรา พวกมันจะต้องปลอดภัยมาก ๆ และเชื่อถือวางใจได้ เจ้าเครื่องที่อยู่ตรงนี้ จริง ๆ แล้วคือยานบินสองใบพัดสองลำ ตัวนี้อยากจะหมุนมันตามเข็มนาฬิกา อีกตัวหนึ่งต้องการหมุนทวนเข็มนาฬิกา เมื่อเราจับมันมาอยู่ด้วยกัน พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนคอร์ดคอบเตอร์ ที่มีประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ดี ถ้าหากว่ามีอะไรผิดพลาด เช่นมอเตอร์พัง ใบพัดเสีย อิเล็กทรอนิกส์ หรือแม้แต่แบตเตอรี่ เครื่องนี้ก็ยังสามารถบินได้ ถึงแม้ว่าจะเป็นแบบที่ไม่ดีเท่าเดิม เราจะสาธิตให้คุณชม โดยการปิดเครื่องลงส่วนหนึ่ง
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
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.
การสาธิตสุดท้ายนี้ เป็นการศึกษาวิจัยฝูงบินสังเคราะห์ หลายส่วนที่ถูกประสานงานกัน อย่างอัตโนมัติเป็นจำนวนมาก ทำให้เกิดรูปแบบต่าง ๆ ของการแสดงออกทางด้านความสวยงาม เราได้นำคอร์ดคอบเตอร์ขนาดจิ๋ว ที่มีจำหน่ายทั่วไป จะว่าไปแล้ว แต่ละเครื่องนั้น มีน้ำหนักน้อยกว่าแผ่นขนมปังเสียอีก ประกอบพวกมันเข้าไป ด้วยเทคโนโลยีระบุตำแหน่งของเรา และปรับเปลี่ยนอัลกอริธึมนิดหน่อย เนื่องจากแต่ละหน่วยรู้ว่า มันอยู่ตรงไหนในพื้นที่ และพวกมันควบคุมตัวเองได้ มันจึงไม่มีข้อจำกัดในเรื่องจำนวนของพวกมัน
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
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.
ผมหวังเป็นอย่างยิ่ง ว่าการสาธิตเหล่านี้ จะจุดประกายฝันให้กับคุณเห็นถึง บทบาทใหม่ของยานบิน เช่นเจ้าตัวที่ปลอดภัยสุด ๆ ตรงนั้น ได้ให้แรงบันดาลใจเป็นโคมไฟบินบนบรอดเวย์
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
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.
เรื่องจริงคือมันเป็นเรื่องยากที่จะคาดการณ์ ถึงผลกระทบของเทคโนโลยีที่พึ่งเริ่มตั้งไข่ และสำหรับคนอย่างพวกเรา รางวัลที่แท้จริง คือการเดินทางและการสร้างสรรค์ มันเป็นการย้ำเตือนอยู่เสมอ ว่าจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ ยอดเยี่ยมและมีมนต์เสน่ห์อย่างไร มันยอมให้สิ่งมีชีวิตที่สร้างสรรค์ ชาญฉลาด สลักเสลามันในแบบที่น่าตื่นตายิ่ง เรื่องจริงก็คือว่าเทคโนโลยีนี้ มีศักยภาพในเชิงพาณิชย์ และเศรษฐกิจอย่างมากนั้น ยังเป็นเพียงแค่ส่วนเล็กๆ ส่วนหนึ่งเท่านั้น
Thank you.
ขอบคุณครับ
(Applause)
(เสียงปรบมือ)