ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello 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.

More profile about the speaker
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2013

Raffaello D'Andrea: The astounding athletic power of quadcopters

Raffaello D'Andrea: Het verbazende atletische vermogen van quadcopters

Filmed:
12,409,728 views

In een robotlaboratorium bij TEDGlobal demonstreert Raffaelo D'Andrea zijn vliegende quadcopters: robots die denken zoals atleten. Ze lossen fysische problemen op met algoritmen die hen helpen te leren. In een reeks van slimme demo's toont D'Andrea drones die vangen, balanceren en samen beslissingen nemen. Let vooral op die ik-wil-hem-en-ik-wil-hem-nu demo van Kinect-gestuurde quads.
- Autonomous systems pioneer
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio

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

00:23
So what does it mean for a machinemachine to be athleticatletische?
0
11307
3184
Wat betekent het voor een machine
om atletisch te zijn?
00:26
We will demonstratetonen the conceptconcept of machinemachine athleticismatletisch
1
14491
3417
We zullen het concept
van machine-atletiek demonstreren
00:29
and the researchOnderzoek to achievebereiken it
2
17908
1720
evenals het onderzoek om het te bereiken
00:31
with the help of these flyingvliegend machinesmachines calledriep quadrocoptersquadrocopters,
3
19628
2511
met behulp van deze vliegmachines,
00:34
or quadsquads, for shortkort.
4
22139
1887
quadrocopters of korter quads genaamd.
00:38
QuadsQuads have been around for a long time.
5
26034
2529
Quads zijn er al een hele tijd.
00:40
The reasonreden that they're so popularpopulair these daysdagen
6
28563
1599
Hun tegenwoordige populariteit
00:42
is because they're mechanicallymechanisch simpleeenvoudig.
7
30162
1965
hebben ze te danken
aan hun eenvoudige mechanica.
00:44
By controllinghet controleren the speedssnelheden of these fourvier propellerspropellers,
8
32127
2108
Door het controleren van de snelheden
van deze vier schroeven,
00:46
these machinesmachines can rollrollen, pitchtoonhoogte, yawyaw,
9
34235
3048
kunnen deze machines
rollen, stampen, gieren
00:49
and accelerateversnellen alonglangs theirhun commongemeenschappelijk orientationafdrukstand.
10
37283
2825
en versnellen
langs hun gemeenschappelijke richting.
00:52
On boardboord are alsoook a batteryaccu, a computercomputer,
11
40108
3071
Ze hebben ook nog een batterij, een computer,
00:55
variousdivers sensorssensors and wirelessdraadloze radiosRadio 's.
12
43179
3954
diverse sensoren
en radio's aan boord.
00:59
QuadsQuads are extremelyuiterst agileAgile, but this agilityAgility comeskomt at a costkosten.
13
47133
4629
Quads zijn uiterst wendbaar,
maar deze flexibiliteit heeft haar prijs.
01:03
They are inherentlyinherent unstableunstable, and they need some formformulier
14
51762
2992
Ze zijn inherent instabiel
en een vorm van
01:06
of automaticAutomatisch feedbackterugkoppeling controlcontrole in orderbestellen to be ablein staat to flyvlieg.
15
54754
3972
automatische terugkoppelingscontrole is nodig
om te kunnen vliegen.
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
Hoe deed hij dit?
01:19
CamerasCamera 's on the ceilingplafond and a laptoplaptop
17
67497
1818
Camera's op het plafond en een laptop
01:21
servedienen as an indoorbinnen- globalglobaal positioningpositionering systemsysteem.
18
69315
2576
dienen als een overdekt global positioning system.
01:23
It's used to locateZoek objectsvoorwerpen in the spaceruimte
19
71891
2185
Het wordt gebruikt om objecten
te lokaliseren in de ruimte
01:26
that have these reflectivereflecterende markersMarkeringen on them.
20
74076
2527
door middel van die reflecterende merkpunten.
01:28
This datagegevens is then sentverzonden to anothereen ander laptoplaptop
21
76603
2061
Deze gegevens wordt vervolgens verzonden
naar een andere laptop
01:30
that is runninglopend estimationschatting and controlcontrole algorithmsalgoritmen,
22
78664
2211
die schattings-
en controlealgoritmen uitvoert
01:32
whichwelke in turnbeurt sendsverzendt commandsopdrachten to the quadQuad,
23
80875
1886
en op zijn beurt commando's
naar de quad stuurt
01:34
whichwelke is alsoook runninglopend estimationschatting and controlcontrole algorithmsalgoritmen.
24
82761
3485
die ook schattings-
en controlealgoritmen uitvoert.
01:41
The bulkmassa of our researchOnderzoek is algorithmsalgoritmen.
25
89620
2510
Het grootste deel van ons onderzoek
gaat over algoritmen.
01:44
It's the magicmagie that bringsbrengt these machinesmachines to life.
26
92130
4161
Dat is de magie
die deze machines tot leven brengt.
01:48
So how does one designontwerp the algorithmsalgoritmen
27
96291
2043
Maar hoe ontwerp je algoritmen
01:50
that createcreëren a machinemachine athleteatleet?
28
98334
2277
om een machine-atleet te maken?
01:52
We use something broadlyin grote lijnen calledriep model-basedmodel-gebaseerde designontwerp.
29
100611
2880
In grote lijnen door
wat we modelgebaseerd ontwerp noemen.
01:55
We first capturevangst the physicsfysica with a mathematicalwiskundig modelmodel-
30
103491
3154
Wij leggen eerst de fysica vast
in een wiskundig model
01:58
of how the machinesmachines behavezich gedragen.
31
106645
2134
van hoe deze machines zich gedragen.
02:00
We then use a branchtak of mathematicswiskunde
32
108779
2297
We gebruiken een deelgebied van de wiskunde,
02:03
calledriep controlcontrole theorytheorie to analyzeanalyseren these modelsmodellen
33
111076
2831
regeltechniek genoemd,
voor het analyseren van deze modellen
02:05
and alsoook to synthesizesynthetiseren algorithmsalgoritmen for controllinghet controleren them.
34
113907
3913
en ook voor het opstellen van algoritmen
om ze te controleren.
02:09
For examplevoorbeeld, that's how we can make the quadQuad hoverhover.
35
117820
3048
Zo laten we de quad bijvoorbeeld zweven.
02:12
We first capturedgevangen genomen the dynamicsdynamica
36
120868
1408
We leggen de dynamica vast
02:14
with a setreeks of differentialdifferentiaal equationsvergelijkingen.
37
122276
1906
in een set differentiaalvergelijkingen.
02:16
We then manipulatemanipuleren these equationsvergelijkingen with the help
38
124182
2349
Dan manipuleren we deze vergelijkingen
02:18
of controlcontrole theorytheorie to createcreëren algorithmsalgoritmen that stabilizestabiliseren the quadQuad.
39
126531
4640
met behulp van regeltechniek
om algoritmen te maken die de quad stabiliseren.
02:23
Let me demonstratetonen the strengthkracht of this approachnadering.
40
131171
2946
Ik toon even de mogelijkheden van deze aanpak.
02:29
SupposeStel dat that we want this quadQuad to not only hoverhover
41
137198
2549
Stel dat we deze quad
niet alleen willen laten zweven,
02:31
but to alsoook balancebalans this polepool.
42
139747
2782
maar ook nog deze stok in evenwicht houden.
02:34
With a little bitbeetje of practicepraktijk,
43
142529
1844
Met een beetje oefening
02:36
it's prettymooi straightforwardrechtdoorzee for a humanmenselijk beingwezen to do this,
44
144373
2391
heeft een mens daar geen probleem mee.
02:38
althoughhoewel we do have the advantagevoordeel of havingmet
45
146764
1755
Maar wij hebben het voordeel
02:40
two feetvoeten on the groundgrond
46
148519
1328
van twee voeten op de grond
02:41
and the use of our very versatileveelzijdig handshanden.
47
149847
2957
en zeer veelzijdige handen.
02:44
It becomeswordt a little bitbeetje more difficultmoeilijk
48
152804
2469
Dit wordt een beetje moeilijker
02:47
when I only have one footvoet on the groundgrond
49
155273
2296
Ik heb slechts één voet op de grond
02:49
and when I don't use my handshanden.
50
157569
2799
en ik gebruik mijn handen niet.
02:52
NoticeAankondiging how this polepool has a reflectivereflecterende markermarker on toptop,
51
160368
2951
Let op de reflecterende markering
bovenaan de stok.
02:55
whichwelke meansmiddelen that it can be locatedgelegen in the spaceruimte.
52
163319
3894
Daardoor wordt hij gelokaliseerd
in de ruimte.
03:04
(ApplauseApplaus)
53
172971
5976
(Applaus)
03:10
You can noticekennisgeving that this quadQuad is makingmaking fine adjustmentsaanpassingen
54
178947
2826
Merk de fijne correcties op
03:13
to keep the polepool balancedevenwichtige.
55
181773
2195
om de stok in evenwicht te houden.
03:15
How did we designontwerp the algorithmsalgoritmen to do this?
56
183968
3059
Hoe ontwierpen we de algoritmen hiervoor?
03:19
We addedtoegevoegd the mathematicalwiskundig modelmodel- of the polepool
57
187027
2105
Wij combineerden het mathematisch model
van de stok met dat van de quad.
03:21
to that of the quadQuad.
58
189132
1519
Wij combineerden het mathematisch model
van de stok met dat van de quad.
03:22
OnceEenmaal we have a modelmodel- of the combinedgecombineerde quad-poleQuad-polig systemsysteem,
59
190651
2954
Zodra we een model hebben
van het gecombineerde quad-stok-systeem
03:25
we can use controlcontrole theorytheorie to createcreëren algorithmsalgoritmen for controllinghet controleren it.
60
193605
4933
kunnen we met regeltechniek
algoritmen maken om te controleren.
03:30
Here, you see that it's stablestal,
61
198538
1588
Je kunt zien dat het stabiel is,
03:32
and even if I give it little nudgesduwtjes,
62
200126
2693
zelfs als ik er kleine duwtjes tegen geef,
03:34
it goesgaat back to the niceleuk, balancedevenwichtige positionpositie.
63
202819
5403
komt het terug naar de evenwichtspositie.
03:40
We can alsoook augmentAugment the modelmodel- to includeomvatten
64
208222
1663
We kunnen het model ook uitbreiden
03:41
where we want the quadQuad to be in spaceruimte.
65
209885
2441
met waar we de quad
willen hebben in de ruimte.
03:44
UsingMet behulp van this pointerwijzer, madegemaakt out of reflectivereflecterende markersMarkeringen,
66
212326
3069
Met behulp van deze aanwijzer
met reflecterende markeringen
03:47
I can pointpunt to where I want the quadQuad to be in spaceruimte
67
215395
2224
kan ik aanwijzen
waar ik de quad wil hebben in de ruimte
03:49
a fixedvast distanceafstand away from me.
68
217619
3367
op een vaste afstand van mij.
04:07
The keysleutel to these acrobaticacrobatische maneuversmanoeuvres is algorithmsalgoritmen,
69
235763
2902
De sleutel tot deze acrobatische manoeuvres
zijn algoritmen
04:10
designedontworpen with the help of mathematicalwiskundig modelsmodellen
70
238665
2426
ontworpen met behulp
van wiskundige modellen
04:13
and controlcontrole theorytheorie.
71
241091
1950
en regeltechniek.
04:15
Let's tell the quadQuad to come back here
72
243041
2214
Laten we de quad terugroepen
04:17
and let the polepool droplaten vallen,
73
245255
1819
en de stok laten zakken.
04:19
and I will nextvolgende demonstratetonen the importancebelang
74
247074
1918
Vervolgens zal ik het belang aantonen
04:20
of understandingbegrip physicalfysiek modelsmodellen
75
248992
2119
van het begrip van fysische modellen
04:23
and the workingswerkingen of the physicalfysiek worldwereld-.
76
251111
4120
en de werking van de fysische wereld.
04:37
NoticeAankondiging how the quadQuad lostde weg kwijt altitudehoogte
77
265462
1770
Merk op hoe de quad hoogte verloor
04:39
when I put this glassglas of waterwater on it.
78
267232
2082
toen ik dit glas water erop zette.
04:41
UnlikeIn tegenstelling tot the balancingBalancing polepool, I did not includeomvatten
79
269314
2801
In tegenstelling tot de balanceerstok
04:44
the mathematicalwiskundig modelmodel- of the glassglas in the systemsysteem.
80
272115
2584
heb ik het wiskundige model van het glas
niet in het systeem opgenomen.
04:46
In factfeit, the systemsysteem doesn't even know that the glassglas of waterwater is there.
81
274699
2919
In feite weet het systeem niet eens
dat het glas water er is.
04:49
Like before, I could use the pointerwijzer to tell the quadQuad
82
277618
3292
Net zoals daarstraks kan ik de aanwijzer
gebruiken om de quad te vertellen
04:52
where I want it to be in spaceruimte.
83
280910
2589
waar ik hem wil hebben in de ruimte.
04:55
(ApplauseApplaus)
84
283499
9597
(Applaus)
05:05
Okay, you should be askingvragen yourselfjezelf,
85
293096
2110
Je zou je moeten afvragen:
waarom valt het water niet uit het glas?
05:07
why doesn't the waterwater fallvallen out of the glassglas?
86
295206
2509
Je zou je moeten afvragen:
waarom valt het water niet uit het glas?
05:09
Two factsfeiten: The first is that gravityzwaartekracht actsacts
87
297715
3211
Twee redenen: ten eerste werkt de zwaartekracht
05:12
on all objectsvoorwerpen in the samedezelfde way.
88
300926
2125
op alle objecten op dezelfde manier.
05:15
The secondtweede is that the propellerspropellers are all pointingwijzen
89
303051
2464
Ten tweede wijzen alle schroeven
05:17
in the samedezelfde directionrichting of the glassglas, pointingwijzen up.
90
305515
3127
in dezelfde richting als het glas,
omhoog dus.
05:20
You put these two things togethersamen, the netnetto- resultresultaat
91
308642
2377
Het netto resultaat
van deze twee dingen samen
05:23
is that all sidekant forceskrachten on the glassglas are smallklein
92
311019
2287
is dat alle zijdelingse krachten
op het glas klein zijn
05:25
and are mainlyhoofdzakelijk dominatedgedomineerd by aerodynamicaërodynamisch effectsbijwerkingen,
93
313306
2785
en vooral gedomineerd worden
door aërodynamische effecten,
05:28
whichwelke as these speedssnelheden are negligiblete verwaarlozen.
94
316091
3841
die bij deze snelheden te verwaarlozen zijn.
05:35
And that's why you don't need to modelmodel- the glassglas.
95
323336
2071
Daarom hoef je het glas
niet in het model op te nemen.
05:37
It naturallyvan nature doesn't spillmorsen no matterer toe doen what the quadQuad does.
96
325407
3848
Uit zichzelf morst het niet,
wat de quad ook doet.
05:50
(ApplauseApplaus)
97
338651
7051
(Applaus)
05:57
The lessonles here is that some high-performancehoge prestaties taskstaken
98
345702
4016
De les hieruit
is dat sommige ingewikkelde taken
06:01
are easiergemakkelijker than othersanderen,
99
349718
1397
gemakkelijker zijn dan andere,
06:03
and that understandingbegrip the physicsfysica of the problemprobleem
100
351115
2296
en dat het inzicht in de fysica
van het probleem
06:05
tellsvertelt you whichwelke onesdegenen are easygemakkelijk and whichwelke onesdegenen are hardhard.
101
353411
2616
je vertelt welke gemakkelijk
en welke moeilijk zijn.
06:08
In this instanceaanleg, carryingvervoer a glassglas of waterwater is easygemakkelijk.
102
356027
2359
In dit geval is het dragen
van een glas water eenvoudig.
06:10
BalancingBalancing a polepool is hardhard.
103
358386
3785
En een stok balanceren moeilijk.
06:14
We'veWe hebben all heardgehoord storiesverhalen of athletesatleten
104
362171
1802
We hebben allemaal al verhalen gehoord van atleten
06:15
performinghet uitvoeren van featsfeats while physicallyfysiek injuredgewond.
105
363973
2493
die prestaties verrichtten
nadat ze fysiek gewond waren geraakt.
06:18
Can a machinemachine alsoook performuitvoeren
106
366466
1519
Kan een machine haar taak ook uitvoeren
06:19
with extremeextreem physicalfysiek damageschade?
107
367985
2651
met extreme fysieke schade?
06:22
ConventionalConventionele wisdomwijsheid sayszegt that you need
108
370636
1726
Conventionele wijsheid zegt je dat je
06:24
at leastminst fourvier fixedvast motormotor propellerpropeller pairsparen in orderbestellen to flyvlieg,
109
372362
3690
ten minste vier vaste motor-propellerparen
nodig hebt om te vliegen,
06:28
because there are fourvier degreesgraden of freedomvrijheid to controlcontrole:
110
376052
2112
omdat er vier graden van vrijheid
gecontroleerd moeten worden:
06:30
rollrollen, pitchtoonhoogte, yawyaw and accelerationversnelling.
111
378164
3028
rollen, stampen, gieren en versnelling.
06:33
HexacoptersHexacopters and octocoptersoctocopters, with sixzes and eightacht propellerspropellers,
112
381192
3245
Hexacopters en octocopters,
met zes en acht schroeven,
06:36
can providevoorzien redundancyredundantie,
113
384437
1483
kunnen redundantie bieden,
06:37
but quadrocoptersquadrocopters are much more popularpopulair
114
385920
1989
maar quadrocopters zijn veel meer in trek
06:39
because they have the minimumminimum numberaantal
115
387909
1815
omdat ze het minimum aantal
06:41
of fixedvast motormotor propellerpropeller pairsparen: fourvier.
116
389724
2476
vaste motor-propellerparen hebben: vier.
06:44
Or do they?
117
392200
1965
Is dat wel zo?
07:01
If we analyzeanalyseren the mathematicalwiskundig modelmodel- of this machinemachine
118
409476
2600
Als we het mathematisch model
van deze machine analyseren
07:04
with only two workingwerkend propellerspropellers,
119
412076
2176
met slechts twee werkende schroeven
07:06
we discoverontdekken that there's an unconventionalonconventionele way to flyvlieg it.
120
414252
6756
ontdekken we dat er een onconventionele
manier bestaat om te vliegen.
07:19
We relinquishafzien van controlcontrole of yawyaw,
121
427980
1706
Gieren controleren lukt niet meer,
07:21
but rollrollen, pitchtoonhoogte and accelerationversnelling can still be controlledgecontroleerde
122
429686
3070
maar rollen, stampen en versnelling
kunnen nog steeds worden gecontroleerd
07:24
with algorithmsalgoritmen that exploitexploiteren this newnieuwe configurationconfiguratie.
123
432756
5452
met algoritmes die gebruik maken
van deze nieuwe configuratie.
07:33
MathematicalWiskundige modelsmodellen tell us exactlyprecies when
124
441668
2432
Wiskundige modellen vertellen ons precies
07:36
and why this is possiblemogelijk.
125
444100
2072
wanneer en waarom dit mogelijk is.
07:38
In this instanceaanleg, this knowledgekennis allowstoestaat us to designontwerp
126
446172
2368
In dit geval laat deze kennis ons toe
07:40
novelroman machinemachine architecturesplatforms
127
448540
2256
nieuwe machinearchitecturen
07:42
or to designontwerp cleverknap algorithmsalgoritmen that gracefullysierlijk handlehandvat damageschade,
128
450796
4176
of slimme algoritmen te ontwerpen
die elegant de schade kunnen ondervangen,
07:46
just like humanmenselijk athletesatleten do,
129
454972
1724
net zoals menselijke atleten dat doen,
07:48
insteadin plaats daarvan of buildinggebouw machinesmachines with redundancyredundantie.
130
456696
3823
in plaats van machines met redundantie te bouwen.
07:52
We can't help but holdhouden our breathadem when we watch
131
460519
2112
Vanzelf houden we onze adem in wanneer we kijken
07:54
a diverduiker somersaultingsomersaulting into the waterwater,
132
462631
2437
naar een duiker die een dubbele schroef maakt
07:57
or when a vaulterpolsstokhoogspringster is twistingverdraaien in the airlucht,
133
465068
1790
of wanneer een hoogspringer
een salto maakt in de lucht,
07:58
the groundgrond fastsnel approachingnaderen.
134
466858
1718
terwijl de grond op hem af komt.
08:00
Will the diverduiker be ablein staat to pullTrekken off a ripRust in vrede entrybinnenkomst?
135
468576
2568
Zal de duiker mooi het water raken?
08:03
Will the vaulterpolsstokhoogspringster stickstok the landinglanden?
136
471144
2000
Zal de hoogspringer goed neerkomen?
08:05
SupposeStel dat we want this quadQuad here
137
473144
1668
Stel dat we willen dat deze quad hier
08:06
to performuitvoeren a tripleverdrievoudigen flipomdraaien and finishaf hebben off
138
474812
2451
een drievoudige salto uitvoert en
08:09
at the exactexact samedezelfde spotplek that it startedbegonnen.
139
477263
2269
op exact dezelfde plek neerkomt
als waarvan hij vertrok.
08:11
This maneuvermanoeuvre is going to happengebeuren so quicklysnel
140
479532
2347
Deze manoeuvre gaat zo snel
08:13
that we can't use positionpositie feedbackterugkoppeling to correctcorrect the motionbeweging duringgedurende executionexecutie.
141
481879
3629
dat we geen positiefeedback kunnen gebruiken
om de beweging tijdens de uitvoering te corrigeren.
08:17
There simplyeenvoudigweg isn't enoughgenoeg time.
142
485508
2274
Er is gewoon niet genoeg tijd.
08:19
InsteadIn plaats daarvan, what the quadQuad can do is performuitvoeren the maneuvermanoeuvre blindlyblindelings,
143
487782
3694
De quad kan dit manoeuvre blindelings uitvoeren,
08:23
observeobserveren how it finishesafwerkingen the maneuvermanoeuvre,
144
491476
2232
observeren hoe hij eindigt
08:25
and then use that informationinformatie to modifywijzigen its behaviorgedrag
145
493708
2424
en die informatie gebruiken om het gedrag aan te passen
08:28
so that the nextvolgende flipomdraaien is better.
146
496132
2289
zodat zijn volgende salto beter is.
08:30
SimilarSoortgelijke to the diverduiker and the vaulterpolsstokhoogspringster,
147
498421
1812
Vergelijkbaar met de duiker en de hoogspringer
08:32
it is only throughdoor repeatedherhaald practicepraktijk
148
500233
1919
kan de manoeuvre alleen
door middel van herhaalde praktijk
08:34
that the maneuvermanoeuvre can be learnedgeleerd and executeduitgevoerd
149
502152
1925
worden geleerd en uitgevoerd
08:36
to the highesthoogst standardstandaard-.
150
504077
2133
tot de hoogste norm.
08:46
(ApplauseApplaus)
151
514412
4752
(Applaus)
08:51
StrikingOpvallend a movingin beweging ballbal is a necessarynoodzakelijk skillbekwaamheid in manyveel sportssport-.
152
519164
3472
Een bewegende bal raken,
is een noodzakelijke vaardigheid in vele sporten.
08:54
How do we make a machinemachine do
153
522636
1795
Hoe laten we een machine doen
08:56
what an athleteatleet does seeminglyschijnbaar withoutzonder effortinspanning?
154
524431
3753
wat een atleet schijnbaar zonder moeite kan?
09:15
(ApplauseApplaus)
155
543943
6599
(Applaus)
09:22
This quadQuad has a racketracket strappedvastgebonden ontonaar its headhoofd
156
550542
2650
Deze quad heeft een racket op zijn kop
09:25
with a sweetzoet spotplek roughlyongeveer the sizegrootte of an appleappel, so not too largegroot.
157
553192
3487
met een ‘sweet spot’ ongeveer ter grootte van een appel, niet al te groot dus.
09:28
The followingvolgend calculationsberekeningen are madegemaakt everyelk 20 millisecondsmilliseconden,
158
556679
3167
De volgende berekeningen gebeuren
elke 20 milliseconden
09:31
or 50 timestijden perper secondtweede.
159
559846
1756
of 50 keer per seconde.
09:33
We first figurefiguur out where the ballbal is going.
160
561602
2812
Eerst bepalen we waar de bal naartoe gaat.
09:36
We then nextvolgende calculateberekenen how the quadQuad should hitraken the ballbal
161
564414
2437
Dan berekenen we hoe de quad de bal moet raken
09:38
so that it fliesvliegen to where it was throwngegooid from.
162
566851
3099
zodat hij terugkeert naar zijn uitgangspunt.
09:41
ThirdDerde, a trajectorytraject is plannedgepland that carriesdraagt the quadQuad
163
569950
4456
Ten derde wordt een baan bepaald
09:46
from its currentactueel statestaat to the impactbotsing pointpunt with the ballbal.
164
574406
3024
die de quad van zijn huidige positie
naar het raakpunt met de bal brengt.
09:49
FourthVierde, we only executeuitvoeren 20 milliseconds'milliseconden worthwaard of that strategystrategie.
165
577430
3809
Ten vierde voeren we alleen maar 20 milliseconden
van die strategie uit.
09:53
TwentyTwintig millisecondsmilliseconden laterlater, the wholegeheel processwerkwijze is repeatedherhaald
166
581239
2807
Twintig milliseconden later
wordt het hele proces herhaald
09:56
untiltot the quadQuad strikesstrikes the ballbal.
167
584046
2243
totdat de quad de bal raakt.
10:07
(ApplauseApplaus)
168
595560
2646
(Applaus)
10:10
MachinesMachines can not only performuitvoeren dynamicdynamisch maneuversmanoeuvres on theirhun owneigen,
169
598206
3372
Machines kunnen niet alleen op zichzelf
dynamische manoeuvres uitvoeren,
10:13
they can do it collectivelycollectief.
170
601578
1863
ze kunnen het ook samen doen.
10:15
These threedrie quadsquads are cooperativelycoöperatief carryingvervoer a skyhemel netnetto-.
171
603441
3587
Deze drie quads dragen coöperatief een vangnet.
10:28
(ApplauseApplaus)
172
616574
5411
(Applaus)
10:33
They performuitvoeren an extremelyuiterst dynamicdynamisch
173
621985
2197
Zij voeren een uiterst dynamisch
10:36
and collectivecollectief maneuvermanoeuvre
174
624182
2168
en collectief manoeuvre uit
10:38
to launchlancering the ballbal back to me.
175
626350
1692
om de bal terug naar mij te gooien.
10:40
NoticeAankondiging that, at fullvol extensionuitbreiding, these quadsquads are verticalverticaal.
176
628042
3511
Merk op dat deze quads
bij volledige uitrekking verticaal staan.
10:48
(ApplauseApplaus)
177
636486
1772
(Applaus)
10:50
In factfeit, when fullygeheel extendedverlengd,
178
638258
2287
In feite voelen ze bij volledige uitrekking
10:52
this is roughlyongeveer fivevijf timestijden greatergroter than what a bungeeBungee jumperjumper feelsvoelt
179
640545
2685
een ongeveer vijf keer grotere kracht
10:55
at the endeinde of theirhun launchlancering.
180
643230
4588
dan een bungeespringer
aan het einde van zijn val.
11:03
The algorithmsalgoritmen to do this are very similarsoortgelijk
181
651009
2677
Deze algoritmen zijn zeer vergelijkbaar
11:05
to what the singlesingle quadQuad used to hitraken the ballbal back to me.
182
653686
3384
met die van de enkele quad
om de bal naar mij terug te slaan.
11:09
MathematicalWiskundige modelsmodellen are used to continuouslydoorlopend re-planopnieuw plannen
183
657070
2864
Wiskundige modellen worden gebruikt
om continu 50 keer per seconde
11:11
a cooperativecoöperatie strategystrategie 50 timestijden perper secondtweede.
184
659934
4515
een coöperatieve strategie te herplannen.
11:16
Everything we have seengezien so farver has been
185
664449
1877
Alles wat we tot nu toe hebben gezien,
11:18
about the machinesmachines and theirhun capabilitiesmogelijkheden.
186
666326
2463
ging over de machines en hun mogelijkheden.
11:20
What happensgebeurt when we couplepaar this machinemachine athleticismatletisch
187
668789
3015
Wat gebeurt er als we deze machine-atletiek
11:23
with that of a humanmenselijk beingwezen?
188
671804
1776
met die van een mens koppelen?
11:25
What I have in frontvoorkant of me is a commercialcommercieel gesturegebaar sensorsensor
189
673580
3805
Ik heb hier een commerciële gebarensensor
11:29
mainlyhoofdzakelijk used in gamingGaming.
190
677385
1309
voornamelijk gebruikt bij het gamen.
11:30
It can recognizeherken what my variousdivers bodylichaam partsonderdelen
191
678694
1804
Hij herkent wat mijn verschillende lichaamsdelen
11:32
are doing in realecht time.
192
680498
2048
in real time doen.
11:34
SimilarSoortgelijke to the pointerwijzer that I used earliervroeger,
193
682546
2116
Vergelijkbaar met de aanwijzer
die ik al eerder gebruikte,
11:36
we can use this as inputsinput to the systemsysteem.
194
684662
2792
kunnen we dit gebruiken
als input voor het systeem.
11:39
We now have a naturalnatuurlijk way of interactinginteractie
195
687454
2396
We hebben nu een natuurlijke manier
van interactie
11:41
with the rawrauw athleticismatletisch of these quadsquads with my gesturesgebaren.
196
689850
4944
van de ruwe atletiek van deze quads
met mijn gebaren.
12:22
(ApplauseApplaus)
197
730453
4400
(Applaus)
12:35
InteractionInteractie doesn't have to be virtualvirtueel. It can be physicalfysiek.
198
743982
4007
Interactie hoeft niet virtueel te zijn.
Het kan ook fysiek.
12:39
Take this quadQuad, for examplevoorbeeld.
199
747989
1725
Neem bijvoorbeeld deze quad.
12:41
It's tryingproberen to stayverblijf at a fixedvast pointpunt in spaceruimte.
200
749714
2628
Hij probeert om op een vast punt
in de ruimte te blijven.
12:44
If I try to moveverhuizing it out of the way, it fightsgevechten me,
201
752342
3837
Als ik hem probeer te verplaatsen,
vecht hij tegen
12:48
and movesmoves back to where it wants to be.
202
756179
4155
en gaat terug naar waar hij wil zijn.
12:52
We can changeverandering this behaviorgedrag, howeverechter.
203
760334
3039
We kunnen dit gedrag echter wijzigen.
12:55
We can use mathematicalwiskundig modelsmodellen
204
763373
1699
Met wiskundige modellen kunnen we
12:57
to estimateschatting the forcedwingen that I'm applyingtoepassen to the quadQuad.
205
765072
3133
de kracht schatten
die ik uitoefen op de quad.
13:00
OnceEenmaal we know this forcedwingen, we can alsoook changeverandering the lawswetten of physicsfysica,
206
768205
3238
Zodra we deze kracht kennen,
kunnen we ook de wetten van de fysica veranderen.
13:03
as farver as the quadQuad is concernedbezorgd, of courseCursus.
207
771443
4499
Die van de quad, natuurlijk.
13:07
Here the quadQuad is behavinggedragen as if it were
208
775942
2263
Hier gedraagt de quad zich alsof hij
13:10
in a viscousviskeuze fluidvloeistof.
209
778205
4365
in een kleverige vloeistof zit.
13:14
We now have an intimateintieme way
210
782570
2174
We hebben nu een intieme manier
13:16
of interactinginteractie with a machinemachine.
211
784744
1849
van interactie met een machine.
13:18
I will use this newnieuwe capabilitygeschiktheid to positionpositie
212
786593
2506
Ik gebruik nu deze nieuwe mogelijkheid
13:21
this camera-carryingcamera-uitvoering quadQuad to the appropriategeschikt locationplaats
213
789099
2577
om deze quad-met-camera
op de juiste locatie te plaatsen
13:23
for filmingfilmen the remainderrest of this demonstrationdemonstratie.
214
791676
3186
om de rest van deze demonstratie te filmen.
13:36
So we can physicallyfysiek interactop elkaar inwerken with these quadsquads
215
804222
2768
We kunnen nu fysiek met deze quads communiceren
13:38
and we can changeverandering the lawswetten of physicsfysica.
216
806990
2403
en de wetten van de fysica veranderen.
13:41
Let's have a little bitbeetje of funpret with this.
217
809393
2313
Laten we daar eens een beetje lol mee maken.
13:43
For what you will see nextvolgende, these quadsquads
218
811706
1704
Deze quads gaan zich gedragen
13:45
will initiallyeerste behavezich gedragen as if they were on PlutoPluto.
219
813410
3496
alsof ze op Pluto zijn.
13:48
As time goesgaat on, gravityzwaartekracht will be increasedtoegenomen
220
816906
2312
Geleidelijk aan zal de zwaartekracht toenemen
13:51
untiltot we're all back on planetplaneet EarthAarde,
221
819218
2120
totdat we allemaal terug op de Aarde zijn.
13:53
but I assureverzekeren you we won'tzal niet get there.
222
821338
1719
Maar ik verzeker jullie
dat we er niet zullen geraken.
13:55
Okay, here goesgaat.
223
823057
3501
Oké, hier gaan we.
14:05
(LaughterGelach)
224
833667
3412
(Gelach)
14:34
(LaughterGelach)
225
862778
3208
(Gelach)
14:37
(ApplauseApplaus)
226
865986
3386
(Applaus)
14:41
WhewOef!
227
869372
1207
Oef!
14:46
You're all thinkinghet denken now,
228
874779
1517
Jullie denken nu allemaal zeker
14:48
these guys are havingmet way too much funpret,
229
876296
1975
dat deze jongens veel te veel plezier hebben.
14:50
and you're probablywaarschijnlijk alsoook askingvragen yourselfjezelf,
230
878271
2079
Waarschijnlijk vraag je jezelf ook af
14:52
why exactlyprecies are they buildinggebouw machinemachine athletesatleten?
231
880350
3936
waarom ze eigenlijk die machine-atleten maken.
14:56
Some conjecturevermoeden that the rolerol of playspelen in the animaldier kingdomkoninkrijk
232
884286
2652
Sommigen vermoeden dat
spelen in het dierenrijk
14:58
is to honeHone skillsvaardigheden and developontwikkelen capabilitiesmogelijkheden.
233
886938
2752
dient om vaardigheden aan te scherpen
en vermogens te ontwikkelen.
15:01
OthersAnderen think that it has more of a socialsociaal rolerol,
234
889690
2066
Anderen zien er meer een sociale rol in
15:03
that it's used to bindbinden the groupgroep.
235
891756
1674
voor het versterken van de groepsbinding.
15:05
SimilarlyOp dezelfde manier, we use the analogyanalogie of sportssport- and athleticismatletisch
236
893430
3533
Zo gebruiken wij de analogie
met sport en atletiek
15:08
to createcreëren newnieuwe algorithmsalgoritmen for machinesmachines
237
896963
2079
voor het maken van nieuwe algoritmen
voor machines
15:11
to pushDuwen them to theirhun limitslimieten.
238
899042
2147
om ze tot hun uiterste mogelijkheden
te dwingen.
15:13
What impactbotsing will the speedsnelheid of machinesmachines have on our way of life?
239
901189
3677
Welke gevolgen zal de snelheid van machines hebben
op onze manier van leven?
15:16
Like all our pastverleden creationscreaties and innovationsinnovaties,
240
904866
2389
Zoals onze vroegere creaties en innovaties
15:19
they maymei be used to improveverbeteren the humanmenselijk conditionstaat
241
907255
2827
kunnen ze worden gebruikt ter verbetering
van het menselijk bestaan,
15:22
or they maymei be misusedmisbruikt and abusedmisbruikt.
242
910082
2501
maar ze kunnen ook worden misbruikt.
15:24
This is not a technicaltechnisch choicekeuze we are facedgeconfronteerd with;
243
912583
1923
Het is geen technische keuze
waar wij mee worden geconfronteerd,
15:26
it's a socialsociaal one.
244
914506
1755
maar een sociale keuze.
15:28
Let's make the right choicekeuze,
245
916261
1390
Laten we de juiste keuze maken,
15:29
the choicekeuze that bringsbrengt out the bestbeste in the futuretoekomst of machinesmachines,
246
917651
2405
de keuze die het beste haalt
uit de toekomst van de machines,
15:32
just like athleticismatletisch in sportssport-
247
920056
1812
net zoals atletiek in de sport
15:33
can bringbrengen out the bestbeste in us.
248
921868
2161
het beste uit ons kan halen.
15:36
Let me introducevoorstellen you to the wizardswizards behindachter the greengroen curtaingordijn.
249
924029
3450
Laat me jullie de tovenaars
achter de schermen voorstellen.
15:39
They're the currentactueel membersleden of the FlyingVliegen MachineMachine ArenaArena researchOnderzoek teamteam.
250
927479
2900
Het zijn de huidige leden
van het onderzoeksteam Flying Machine Arena.
15:42
(ApplauseApplaus)
251
930379
4769
(Applaus)
15:47
FedericoFederico AugugliaroAugugliaro, DarioDario BrescianiniBrescianini, MarkusMarkus HehnHehn,
252
935148
3046
Federico Augugliaro, Dario Brescianini, Markus Hehn,
15:50
SergeiSergej LupashinLupashin, MarkMark MullerMuller and RobinRobin RitzRitz.
253
938194
2824
Sergei Lupashin, Mark Muller en Robin Ritz.
15:53
Look out for them. They're destinedvoorbestemd for great things.
254
941018
1932
Hou ze in de gaten.
Ze zijn voorbestemd voor grote dingen.
15:54
Thank you.
255
942950
1178
Bedankt.
15:56
(ApplauseApplaus)
256
944128
6354
(Applaus)
Translated by Rik Delaet
Reviewed by Els De Keyser

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello 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.

More profile about the speaker
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com