ABOUT THE SPEAKER
Markus Fischer - Designer
Markus Fischer led the team at Festo that developed the first ultralight artificial bird capable of flying like a real bird.

Why you should listen

One of the oldest dreams of mankind is to fly like a bird. Many, from Leonardo da Vinci to contemporary research teams, tried to crack the "code" for the flight of birds, unsuccessfully. Until in 2011 the engineers of the Bionic Learning Network established by Festo, a German technology company, developed a flight model of an artificial bird that's capable of taking off and rising in the air by means of its flapping wings alone. It's called SmartBird. Markus Fischer is Festo's head of corporate design, where he's responsible for a wide array of initiatives. He established the Bionic Learning Network in 2006.

SmartBird is inspired by the herring gull. The wings not only beat up and down but twist like those of a real bird -- and seeing it fly leaves no doubt: it's a perfect technical imitation of the natural model, just bigger. (Even birds think so.) Its wingspan is almost two meters, while its carbon-fiber structure weighs only 450 grams.

Fischer says: "We learned from the birds how to move the wings, but also the need to be very energy efficient."

More profile about the speaker
Markus Fischer | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2011

Markus Fischer: A robot that flies like a bird

Ein Roboter, der wie ein Vogel fliegt

Filmed:
8,646,669 views

Viele Roboter können fliegen – aber keiner wie ein richtiger Vogel. Jedenfalls bis Markus Fischer und dessen Team von Festo den SmartBird bauten, einen großen, leichtgewichtigen Roboter nach dem Vorbild einer Seemöwe, der mit Flügelschlag fliegt. Eine hochfliegende Vorführung bei TEDGlobal 2011.
- Designer
Markus Fischer led the team at Festo that developed the first ultralight artificial bird capable of flying like a real bird. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:15
It is a dreamTraum of mankindMenschheit
0
0
3000
Es ist ein Menschheitstraum,
00:18
to flyFliege like a birdVogel.
1
3000
2000
wie ein Vogel zu fliegen.
00:20
BirdsVögel are very agileAgile.
2
5000
2000
Vögel sind sehr wendig.
00:22
They flyFliege, not with rotatingrotierende componentsKomponenten,
3
7000
3000
Sie fliegen nicht mit rotierenden Bauteilen,
00:25
so they flyFliege only by flappingflattern theirihr wingsFlügel.
4
10000
3000
sondern nur durch Flügelschlag.
00:28
So we lookedsah at the birdsVögel,
5
13000
3000
Wir haben uns also die Vögel angesehen
00:31
and we triedversucht to make a modelModell-
6
16000
3000
und versucht, ein Modell zu entwerfen,
00:34
that is powerfulmächtig, ultralightUltralight,
7
19000
3000
das stark und ultraleicht ist
00:37
and it mustsollen have excellentAusgezeichnet aerodynamicaerodynamisch qualitiesQualitäten
8
22000
4000
und herausragende aerodynamische Eigenschaften hat,
00:41
that would flyFliege by its ownbesitzen
9
26000
2000
so das es von allein
00:43
and only by flappingflattern its wingsFlügel.
10
28000
3000
und nur durch Flügelschlag fliegt.
00:46
So what would be better [than] to use
11
31000
3000
Was liegt da näher,
00:49
the HerringHering GullMöwe, in its freedomFreiheit,
12
34000
2000
als die Heringsmöwe, die über dem Meer
00:51
circlingKreisen and swoopingSturzflug over the seaMeer,
13
36000
2000
frei Kreise und Sturzflüge fliegt,
00:53
and [to] use this as a roleRolle modelModell-?
14
38000
3000
als Modell zu nehmen?
00:56
So we bringbringen a teamMannschaft togetherzusammen.
15
41000
2000
Wir haben also ein Team gebildet
00:58
There are generalistsGeneralisten and alsoebenfalls specialistsSpezialisten
16
43000
3000
aus Generalisten und Spezialisten
01:01
in the fieldFeld of aerodynamicsAerodynamik
17
46000
3000
auf dem Gebiet der Aerodynamik,
01:04
in the fieldFeld of buildingGebäude glidersSegelflugzeuge.
18
49000
2000
speziell zum Bau von Gleitern.
01:06
And the taskAufgabe was to buildbauen
19
51000
2000
Und die Aufgabe bestand darin,
01:08
an ultralightUltralight indoor-flyingIndoor-fliegen modelModell-
20
53000
3000
ein ultraleichtes Flugmodell zu bauen,
01:11
that is ablefähig to flyFliege over your headsKöpfe.
21
56000
3000
dass über unseren Köpfen fliegen kann.
01:14
So be carefulvorsichtig laterspäter on.
22
59000
3000
Seien Sie also gleich vorsichtig.
01:19
And this was one issueProblem:
23
64000
2000
Dass war knifflig:
01:21
to buildbauen it that lightweightLeicht
24
66000
2000
es so leicht zu bauen,
01:23
that no one would be hurtverletzt
25
68000
2000
dass niemand verletzt würde,
01:25
if it fellfiel down.
26
70000
3000
wenn es herunterfiele.
01:28
So why do we do all this?
27
73000
2000
Warum machen wir das alles?
01:30
We are a companyUnternehmen in the fieldFeld of automationAutomatisierung,
28
75000
3000
Unser Unternehmensgegenstand ist die Automation
01:33
and we'dheiraten like to do very lightweightLeicht structuresStrukturen
29
78000
3000
und wir produzieren gern sehr leichte Bauelemente,
01:36
because that's energyEnergie efficienteffizient,
30
81000
2000
denn das ist energieeffizient.
01:38
and we'dheiraten like to learnlernen more about
31
83000
3000
Und wir möchten mehr wissen über
01:41
pneumaticsPneumatik and airLuft flowfließen phenomenaPhänomene.
32
86000
3000
Pneumatik und Phänomene strömender Gase.
01:44
So I now would like you
33
89000
3000
Also legen Sie bitte
01:47
to [put] your seatSitz beltsGürtel on
34
92000
2000
Ihre Gurte an,
01:49
and put your hatsHüte [on].
35
94000
2000
sezten Sie Ihre Helme auf.
01:51
So maybe we'llGut try it onceEinmal --
36
96000
3000
Wir versuchen vielleicht einmal
01:54
to flyFliege a SmartBirdSmartBird.
37
99000
2000
einen SmartBird fliegen zu lassen.
01:56
Thank you.
38
101000
2000
Danke.
01:58
(ApplauseApplaus)
39
103000
6000
(Applaus)
02:14
(ApplauseApplaus)
40
119000
17000
(Applaus)
02:52
(ApplauseApplaus)
41
157000
15000
(Applaus)
03:07
So we can now
42
172000
2000
Hier sehen Sie
03:09
look at the SmartBirdSmartBird.
43
174000
3000
den SmartBird.
03:12
So here is one withoutohne a skinHaut.
44
177000
3000
Hier ohne Hülle.
03:15
We have a wingspanSpannweite of about two metersMeter.
45
180000
3000
Die Spannweite ist etwa zwei Meter.
03:18
The lengthLänge is one meterMeter and sixsechs,
46
183000
3000
Die Länge ist ein Meter sechs,
03:21
and the weightGewicht,
47
186000
2000
und das Gewicht
03:23
it is only 450 gramsGramm.
48
188000
3000
ist nur 450 Gramm.
03:26
And it is all out of carbonKohlenstoff fiberFaser.
49
191000
3000
Alles ist aus Kohlefaser.
03:29
In the middleMitte we have a motorMotor-,
50
194000
2000
In der Mitte ist ein Motor,
03:31
and we alsoebenfalls have a gearGetriebe in it,
51
196000
4000
und auch ein Getriebe.
03:35
and we use the gearGetriebe
52
200000
2000
Und mit dem Getriebe
03:37
to transferÜbertragung the circulationVerkehr of the motorMotor-.
53
202000
3000
übertragen wir die Rotation des Motors.
03:40
So withininnerhalb the motorMotor-, we have threedrei HallHalle sensorsSensoren,
54
205000
3000
Im Motor befinden sich drei Hallssensoren,
03:43
so we know exactlygenau where
55
208000
3000
damit wie die exakte Position
03:46
the wingFlügel is.
56
211000
3000
des Flügels kennen.
03:49
And if we now beatschlagen up and down ...
57
214000
3000
Und wenn wir nun auf- und abschlagen...
03:56
we have the possibilityMöglichkeit
58
221000
2000
sind wir in der Lage,
03:58
to flyFliege like a birdVogel.
59
223000
2000
wie ein Vogel zu fliegen.
04:00
So if you go down, you have the largegroß areaBereich of propulsionAntrieb,
60
225000
3000
Wenn man also nach unten schlägt, haben wir diese große Vortriebsfläche.
04:03
and if you go up,
61
228000
3000
Und wenn man nach oben geht,
04:06
the wingsFlügel are not that largegroß,
62
231000
4000
sind die Flügel nicht so groß
04:10
and it is easiereinfacher to get up.
63
235000
3000
und man steigt leichter auf.
04:14
So, the nextNächster thing we did,
64
239000
3000
Als nächstes,
04:17
or the challengesHerausforderungen we did,
65
242000
2000
oder als nächste Herausforderung,
04:19
was to coordinateKoordinate this movementBewegung.
66
244000
3000
nahmen wir uns der Koordination dieser Bewegung an.
04:22
We have to turnWende it, go up and go down.
67
247000
3000
Wir müssen es drehen, auf und ab.
04:25
We have a splitTeilt wingFlügel.
68
250000
2000
Der Flügel ist geteilt.
04:27
With a splitTeilt wingFlügel
69
252000
2000
Mit einem geteilten Flügel
04:29
we get the liftAufzug at the upperobere wingFlügel,
70
254000
3000
erhalten wir den Auftrieb am oberen Flügel,
04:32
and we get the propulsionAntrieb at the lowerniedriger wingFlügel.
71
257000
3000
und den Vortrieb am unteren Flügel.
04:35
AlsoAuch, we see
72
260000
2000
Wir erkennen auch,
04:37
how we measuremessen the aerodynamicaerodynamisch efficiencyEffizienz.
73
262000
3000
wie man den aerodynamischen Wirkungsgrad messen kann.
04:40
We had knowledgeWissen about
74
265000
2000
Wir hatten Kenntnisse über den
04:42
the electromechanicalelektromechanische efficiencyEffizienz
75
267000
2000
elektomechanischen Wirkungsgrad
04:44
and then we can calculateberechnen
76
269000
2000
und konnten so den
04:46
the aerodynamicaerodynamisch efficiencyEffizienz.
77
271000
2000
aerodynamischen Wirkungsgrad berechnen.
04:48
So thereforedeswegen,
78
273000
2000
Also steigt er von
04:50
it risessteigt up from passivepassiv torsionTorsion to activeaktiv torsionTorsion,
79
275000
3000
passiver zu aktiver Torsion,
04:53
from 30 percentProzent
80
278000
2000
von 30 bis zu
04:55
up to 80 percentProzent.
81
280000
2000
80 Prozent.
04:57
NextNächste thing we have to do,
82
282000
2000
Danach mussten wir
04:59
we have to controlsteuern and regulatezu regulieren
83
284000
2000
die gesamte Konstruktion
05:01
the wholeganze structureStruktur.
84
286000
2000
steuern und regeln.
05:03
Only if you controlsteuern and regulatezu regulieren it,
85
288000
3000
Nur wenn man sie steuert und regelt,
05:06
you will get that aerodynamicaerodynamisch efficiencyEffizienz.
86
291000
3000
stimmt der aerodynamische Wirkungsgrad.
05:09
So the overallinsgesamt consumptionVerbrauch of energyEnergie
87
294000
3000
Der Gesamt-Energiebedarf
05:12
is about 25 wattsWatt at takeoffStart
88
297000
3000
ist beim Start etwa 25 Watt
05:15
and 16 to 18 wattsWatt in flightFlug.
89
300000
3000
und 16 bis 18 während des Flugs.
05:18
Thank you.
90
303000
2000
Danke.
05:20
(ApplauseApplaus)
91
305000
6000
(Applaus)
05:26
BrunoBruno GiussaniGiussani: MarkusMarkus, I think that we should flyFliege it onceEinmal more.
92
311000
3000
Bruno Giussani: Markus, ich glaube wir können noch eine Runde drehen.
05:29
MarkusMarkus FischerFischer: Yeah, sure.
93
314000
2000
Markus Fischer: Na klar.
05:31
(LaughterLachen)
94
316000
2000
(Lachen)
05:53
(GaspsKeucht)
95
338000
3000
(Aufatmen)
06:02
(CheersCheers)
96
347000
2000
(Jubel)
06:04
(ApplauseApplaus)
97
349000
9000
(Apllaus)
Translated by Lex Asobo
Reviewed by Karin Friedli

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Markus Fischer - Designer
Markus Fischer led the team at Festo that developed the first ultralight artificial bird capable of flying like a real bird.

Why you should listen

One of the oldest dreams of mankind is to fly like a bird. Many, from Leonardo da Vinci to contemporary research teams, tried to crack the "code" for the flight of birds, unsuccessfully. Until in 2011 the engineers of the Bionic Learning Network established by Festo, a German technology company, developed a flight model of an artificial bird that's capable of taking off and rising in the air by means of its flapping wings alone. It's called SmartBird. Markus Fischer is Festo's head of corporate design, where he's responsible for a wide array of initiatives. He established the Bionic Learning Network in 2006.

SmartBird is inspired by the herring gull. The wings not only beat up and down but twist like those of a real bird -- and seeing it fly leaves no doubt: it's a perfect technical imitation of the natural model, just bigger. (Even birds think so.) Its wingspan is almost two meters, while its carbon-fiber structure weighs only 450 grams.

Fischer says: "We learned from the birds how to move the wings, but also the need to be very energy efficient."

More profile about the speaker
Markus Fischer | Speaker | TED.com