TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
ラファエロ・ダンドリーア: 魅惑的な未来の飛行ロボットを披露
Filmed:
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「ドローン」と聞いて何を思いますか？ 恐らく「便利なもの」か「恐ろしいもの」のどちらかでしょう。でもドローンが美的価値を持ち得ると思いますか？ 飛行ロボットを開発している自律システムの専門家ラファエロ・ダンドリーアの最新のプロジェクトでは、制御不能状態からの復帰やホバリングができる全翼機や、方向が存在しないような８枚のプロペラがある飛行体から、協調する小型クアッドコプターの群れまで、自律飛行の新境地を開拓しています。TEDのステージの上を、まるで蛍が舞うかのように、飛行ロボットの編隊が美しく旋回する様子は見る者を魅了します。さあ、心の準備はできていますか？
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
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00:12
What started as a platform for hobbyists
0
920
1976
元は趣味の道具だったものが
00:14
is poised to become
a multibillion-dollar industry.
a multibillion-dollar industry.
1
2920
2936
数十億ドル規模の産業に
なろうとしています
なろうとしています
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
調査 環境モニタリング
写真 映画 報道
写真 映画 報道
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
これは商用ドローンの
応用例ですが
応用例ですが
世界中の研究施設で
開発されている能力が
開発されている能力が
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
それを可能にしています
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
例えばドローン宅配便が
一般の関心を引く
ようになる以前に
ようになる以前に
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
フランスのFRACセンターでは
聴衆の目の前で
自律飛行ロボットが
自律飛行ロボットが
00:38
composed of 1,500 bricks
9
26240
1936
1500個のレンガで
６メートルの塔を建てています
６メートルの塔を建てています
00:40
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
at the FRAC Centre in France,
10
28200
2936
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
数年前には
ロープを持って飛び始め
ロープを持って飛び始め
繋がれた飛行ロボットが
00:45
By tethering flying machines,
12
33760
1416
00:47
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
and accelerations in very tight spaces.
13
35200
3776
ごく狭い空間で 高速飛行や
加速を行えるようになり
加速を行えるようになり
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
伸縮性の構造物も
自律的に作れます
自律的に作れます
ドローンが身に付けてきた技術には
荷物運搬
荷物運搬
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
制御喪失状態への対応や
00:56
how to cope with disturbances,
16
44560
1456
00:58
and in general, how to interact
with the physical world.
with the physical world.
17
46040
3096
一般に外界と相互作用する
方法があります
方法があります
01:01
Today we want to show you some
new projects that we've been working on.
new projects that we've been working on.
18
49160
3336
今日は 現在手がけている
新プロジェクトを紹介します
新プロジェクトを紹介します
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
自律飛行で
可能なことの限界を
可能なことの限界を
押し広げよう
というのが狙いです
というのが狙いです
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
01:09
Now, for a system to function
autonomously,
autonomously,
21
57040
2456
システムが自律的に
働くためには
働くためには
各移動体の空間的位置を
集合的に把握する必要があります
集合的に把握する必要があります
01:11
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
of its mobile objects in space.
22
59520
4456
チューリッヒ工科大学の
我々の研究室では
我々の研究室では
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
物体の位置把握を
外部カメラですることで
外部カメラですることで
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
高度にダイナミックな作業を
短期開発することに
集中できました
集中できました
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
今日ご覧いただく実演では
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
我々の研究室からスピンオフした
ベリティー・スタジオが開発した
ベリティー・スタジオが開発した
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
新しい測位技術を
使います
使います
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
外部カメラはなく
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
各飛行体に 空間における
自分の位置を把握するセンサーと
自分の位置を把握するセンサーと
取るべき行動を決定する
コンピューターを搭載しています
コンピューターを搭載しています
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
外から与える指示は
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
｢離陸せよ｣｢着陸せよ」といった
高水準のものだけです
高水準のものだけです
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
これは「テイルシッター」と
呼ばれるもので
呼ばれるもので
02:12
It's an aircraft that tries
to have its cake and eat it.
to have its cake and eat it.
36
120480
3456
２つの相反する要求を
実現します
実現します
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
他の固定翼機と同様に
ヘリコプター型のものと比べ
効率よく水平飛行できます
効率よく水平飛行できます
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
しかし固定翼機の多くとは違って
02:24
it is capable of hovering,
40
132920
1496
ホバリングが可能です
02:26
which has huge advantages
for takeoff, landing
for takeoff, landing
41
134440
3136
これにより離着陸が容易で
多様な使い方ができます
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
しかし利点がただで
手に入るわけではなく
手に入るわけではなく
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
テイルシッターの
欠点の１つは
欠点の１つは
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
突風のような
大気の乱れに弱いことです
大気の乱れに弱いことです
その点を補うための
新たな制御機構と
新たな制御機構と
02:38
We're developing new control
architectures and algorithms
architectures and algorithms
46
146560
2696
アルゴリズムを
開発しています
開発しています
02:41
that address this limitation.
47
149280
1400
基本的な方針は
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
どのような状態からでも
制御を回復できるようにすること
制御を回復できるようにすること
02:52
no matter what state it finds itself in,
49
160840
2640
また 経験から性能を改善できる
ようにするということです
ようにするということです
03:03
and through practice,
improve its performance over time.
improve its performance over time.
50
171400
2920
03:15
(Applause)
51
183600
4400
（拍手）
03:22
OK.
52
190000
1200
よし
03:33
When doing research,
53
201480
1216
研究においては
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
私たちはよく
問題の核心を突くような
問題の核心を突くような
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
根本的で抽象的なことを
自問します
自問します
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
例えば こんな質問です
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
飛行制御には可動部分が
最低いくつ必要か？
最低いくつ必要か？
03:47
Now, there are practical reasons
58
215520
1576
この答えを
知りたいと思う
知りたいと思う
03:49
why you may want to know
the answer to such a question.
the answer to such a question.
59
217120
2616
実用的な理由があります
例えばヘリコプターは
03:51
Helicopters, for example,
60
219760
1256
03:53
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
as machines with a thousand moving parts
61
221040
3856
何千もの可動部分が
ひしめいていて
ひしめいていて
人を傷つけようとする機械として
お馴染みです
お馴染みです
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
何十年か前に
熟練パイロットが
遠隔操作に成功した飛行機には
遠隔操作に成功した飛行機には
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
可動部分がたった２つ
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
プロペラと方向舵
しかありませんでした
しかありませんでした
最近 我々は可動部分を
１つにできることを発見しました
１つにできることを発見しました
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
これは｢モノスピナー｣で
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
構造的に最もシンプルな
制御飛行可能な機体です
制御飛行可能な機体です
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
ほんの数か月前に
開発しました
開発しました
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
可動部分はたった１つ
プロペラだけです
プロペラだけです
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
フラップも 蝶番も
補助翼もなく
補助翼もなく
作動装置も 操縦翼面も
一切ありません
一切ありません
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
プロペラが１枚だけです
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
機械的にはシンプルでも
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
安定した姿勢で
自由に飛べるようにするために
自由に飛べるようにするために
04:35
to allow it to fly in a stable fashion
and to move anywhere it wants in space.
and to move anywhere it wants in space.
77
263920
4216
中の電子頭脳では
複雑なことをしています
複雑なことをしています
それでもまだ
テイルシッターの
テイルシッターの
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
04:41
the sophisticated algorithms
of the tail-sitter,
of the tail-sitter,
79
269640
2336
精巧なアルゴリズムには
及ばず
及ばず
04:44
which means that in order
to get it to fly,
to get it to fly,
80
272000
2000
これを飛ばすためには
上手く投げ上げてやる
必要があります
必要があります
04:46
I have to throw it just right.
81
274024
1720
04:48
And because the probability
of me throwing it just right is very low,
of me throwing it just right is very low,
82
276800
4016
皆さんが注目する中で
私に上手く投げられる確率は
私に上手く投げられる確率は
ごく低いので
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
それはやめておき
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
昨晩撮影したビデオを
ご覧いただきましょう
ご覧いただきましょう
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
(笑)
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
05:10
(Applause)
87
298320
3320
（拍手）
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
モノスピナーが
質素を追求する試みだとすると
質素を追求する試みだとすると
05:26
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
with its eight propellers,
89
314840
3456
このプロペラが８枚ある
オムニコプターは
オムニコプターは
過剰を追求する試みです
05:30
is an exercise in excess.
90
318320
2080
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
この過剰分で何ができるか？
05:35
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
is that it is highly symmetric.
92
323080
2381
注目すべきは
その高い対称性です
その高い対称性です
05:37
As a result, it is ambivalent
to orientation.
to orientation.
93
325920
2856
結果として
方向性が曖昧になり
方向性が曖昧になり
驚くべき能力が
もたらされました
もたらされました
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
空間を自由に飛び回れ
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
どっちを向いていようと
どう回転していようと
お構いなしです
お構いなしです
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
これには固有の
複雑さがあり
複雑さがあり
05:51
It has its own complexities,
98
339040
1376
05:52
mainly having to do
with the interacting flows
with the interacting flows
99
340440
2656
それは主に
８枚のプロペラによる
８枚のプロペラによる
気流の干渉のためです
05:55
from its eight propellers.
100
343120
1240
05:56
Some of this can be modeled,
while the rest can be learned on the fly.
while the rest can be learned on the fly.
101
344680
3856
ある部分はモデル化できますが
残りは経験から学ばせる必要があります
残りは経験から学ばせる必要があります
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
ご覧ください
06:44
(Applause)
103
392760
3760
（拍手）
飛行ロボットが
日常生活の一部になるためには
日常生活の一部になるためには
06:52
If flying machines are going
to enter part of our daily lives,
to enter part of our daily lives,
104
400720
2905
06:55
they will need to become
extremely safe and reliable.
extremely safe and reliable.
105
403649
2477
極めて高い安全性と信頼性が
必要とされます
必要とされます
あそこにあるのは
06:58
This machine over here
106
406760
1376
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
プロペラ２枚の機体
２台でできています
２台でできています
07:03
This one wants to spin clockwise.
108
411320
1736
こっちは時計回りに回転し
07:05
This other one wants
to spin counterclockwise.
to spin counterclockwise.
109
413080
2496
もう一方は
反時計回りに回転します
反時計回りに回転します
一緒にすると
07:07
When you put them together,
110
415600
1336
１機の高性能クワッドコプターとして
振る舞います
振る舞います
07:08
they behave like one
high-performance quadrocopter.
high-performance quadrocopter.
111
416960
2600
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
もし モーターや プロペラや
電気系統や バッテリーパックに
電気系統や バッテリーパックに
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
問題が生じても
性能を下げつつ
飛行を続けることができます
飛行を続けることができます
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
07:33
We're going to demonstrate this to you now
by disabling one of its halves.
by disabling one of its halves.
115
441160
3520
実際に１機の動作を
止めてみましょう
止めてみましょう
07:56
(Applause)
116
464240
3160
（拍手）
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
最後にご覧いただくのは
08:04
is an exploration of synthetic swarms.
118
472680
2440
人工的な群れを作る試みです
多数の協調する
自律的な機体が
自律的な機体が
08:07
The large number of autonomous,
coordinated entities
coordinated entities
119
475560
2976
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
美的表現のための
新しいパレットとなります
新しいパレットとなります
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
市販の小型クワッドコプターを
使っていて
使っていて
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
食パン１枚より
軽くできています
軽くできています
それに私たちの測位技術と
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
08:21
and custom algorithms.
124
489280
1576
専用アルゴリズムを
付けました
付けました
08:22
Because each unit
knows where it is in space
knows where it is in space
125
490880
2096
各々が自分の位置を認識して
自律制御しているので
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
機体数には制限が
まったくありません
まったくありません
08:55
(Applause)
128
523840
3440
（拍手）
09:19
(Applause)
129
547360
4480
（拍手）
10:18
(Applause)
130
606040
3640
（拍手）
今日の実演が 多くの人に
飛行ロボットのための
飛行ロボットのための
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
10:39
new revolutionary roles
for flying machines.
for flying machines.
132
627080
2400
革命的役割を思い描く
刺激になればと思います
刺激になればと思います
例えば あの極めて安全な
飛行ロボットには
飛行ロボットには
10:42
That ultrasafe one over there for example
133
630560
2096
ブロードウェイを舞う
空飛ぶランプシェードになる夢があります
空飛ぶランプシェードになる夢があります
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
（笑）
実際のところ
生まれたばかりの技術の
生まれたばかりの技術の
10:49
The reality is that it is
difficult to predict
difficult to predict
136
637800
2176
影響を予測するのは困難です
10:52
the impact of nascent technology.
137
640000
1640
私たちのような者にとって何よりの報酬は
創作の行為と過程そのものにあります
創作の行為と過程そのものにあります
10:54
And for folks like us, the real reward
is the journey and the act of creation.
is the journey and the act of creation.
138
642120
4856
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
いつも感じるのは
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
我々の住む宇宙は 実に素晴らしく
驚きに満ちていて
驚きに満ちていて
創造性に富んだ
賢い生き物には
賢い生き物には
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
このように壮観なやり方で
世界を作り替えていけるということです
世界を作り替えていけるということです
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
この技術に商業的・経済的に
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
大きな可能性があるというのは
おまけのようなものです
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
11:16
Thank you.
146
664480
1216
ありがとうございました
11:17
(Applause)
147
665720
3240
（拍手）
ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneerRaffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs.
Why you should listen
Raffaello D'Andrea combines academics, business, and the arts to explore the capabilities of autonomous systems. As part of his research as professor of dynamic systems and control at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH Zürich), he and his collaborators enchant viewers with works like the self-destructing, self-assembling Robotic Chair, or the Balancing Cube that can perch itself on its corners.
D’Andrea and his team created the Flying Machine Arena to test the gravity-defying abilities of their athletic flying robots. Building on research in the Flying Machine Arena, ETH Zürich partnered with its spin-off company Verity Studios and with Cirque du Soleil to create “Sparked,” a short film showcasing the unexpected airborne dexterity of quadcopters. D’Andrea is the co-founder of Kiva Systems, a robotics company that develops intelligent automated warehouse systems and that was acquired by Amazon in 2012.
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com