TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
Raffaello D'Andrea: Conheçam as estonteantes máquinas voadoras do futuro
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Quando ouvimos a palavra "drone", provavelmente pensamos numa coisa muito útil ou muito assustadora. Mas poderá ter valor estético? Rafaello D'Andrea, especialista em sistemas autónomos, desenvolve máquinas voadoras e os seus últimos projetos estão a empurrar as fronteiras do voo autónomo — desde uma asa aviadora que pode pairar e recuperar da perturbação até uma nave de oito hélices que é ambivalente quanto à orientação... até a um enxame de micro-quadricópteros coordenados. Preparem-se para ficarem tontos com um leque de máquinas voadoras giratórias, enquanto elas dançam como pirilampos pelo palco TED.
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
O que começou como
uma plataforma para amadores
uma plataforma para amadores
00:14
is poised to become
a multibillion-dollar industry.
a multibillion-dollar industry.
1
2920
2936
vai transformar-se numa indústria
de milhares de milhões de dólares.
de milhares de milhões de dólares.
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
Vigilância, controlo do ambiente,
fotografia, cinema e jornalismo,
fotografia, cinema e jornalismo,
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
são algumas das possíveis aplicações
dos "drones" comerciais.
dos "drones" comerciais.
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
É possível, graças ao conhecimento
que se desenvolve
que se desenvolve
em instalações de investigação
pelo mundo inteiro.
pelo mundo inteiro.
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
Antes de as entregas
de encomendas por via aérea
de encomendas por via aérea
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
virem a fazer parte da nossa vida,
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
uma frota autónoma de máquinas voadoras
construiu uma torre com 6 metros de altura,
construiu uma torre com 6 metros de altura,
00:38
composed of 1,500 bricks
9
26240
1936
formada por 1500 tijolos,
00:40
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
at the FRAC Centre in France,
10
28200
2936
perante uma audiência em direto,
no centro FRAC, em França.
no centro FRAC, em França.
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
Já há uns anos,
começaram a voar com cabos.
começaram a voar com cabos.
00:45
By tethering flying machines,
12
33760
1416
Se ligarmos máquinas voadoras,
00:47
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
and accelerations in very tight spaces.
13
35200
3776
elas podem atingir altas velocidades
e acelerações em espaços muito apertados.
e acelerações em espaços muito apertados.
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
Também podem construir, sozinhas,
estruturas extensíveis.
estruturas extensíveis.
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
Aprenderam a transportar cargas,
00:56
how to cope with disturbances,
16
44560
1456
a lidar com perturbações,
00:58
and in general, how to interact
with the physical world.
with the physical world.
17
46040
3096
e, em geral, como interagir
com o mundo físico.
com o mundo físico.
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
Hoje vamos mostrar novos projetos
em que temos estado a trabalhar.
em que temos estado a trabalhar.
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
O objetivo é empurrar os limites
do que elas podem alcançar
do que elas podem alcançar
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
num voo autónomo.
01:09
Now, for a system to function
autonomously,
autonomously,
21
57040
2456
Para que um sistema funcione
autonomamente,
autonomamente,
01:11
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
of its mobile objects in space.
22
59520
4456
tem que conhecer a localização
de todos os seus objetos móveis no espaço.
de todos os seus objetos móveis no espaço.
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
No nosso laboratório em ETH Zurique,
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
usamos câmaras exteriores
para localizar objetos,
para localizar objetos,
o que nos permite
concentrar os nossos esforços
concentrar os nossos esforços
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
na evolução rápida
de tarefas extremamente dinâmicas.
de tarefas extremamente dinâmicas.
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
Mas, hoje, vamos usar nas demonstrações
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
uma nova tecnologia de localização,
desenvolvida pela Verity Studios,
desenvolvida pela Verity Studios,
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
uma subsidiária do nosso laboratório.
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
Não há câmaras exteriores.
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
Cada máquina voadora usa sensores integrados
que determinam a sua localização no espaço
que determinam a sua localização no espaço
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
e tem um computador integrado
que determina a ação a executar.
que determina a ação a executar.
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
Os únicos comandos exteriores
são os de alto nível,
são os de alto nível,
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
como "descolar" e "aterrar".
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
Esta é uma máquina que aterra na vertical.
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
É uma nave que tenta
comer o bolo e ficar com ele.
comer o bolo e ficar com ele.
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
Tal como outras naves de asas fixas,
é eficaz no voo,
é eficaz no voo,
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
muito mais eficaz que os helicópteros
e as suas variantes.
e as suas variantes.
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
Mas, ao contrário da maior parte
de naves de asas fixas,
de naves de asas fixas,
02:24
it is capable of hovering,
40
132920
1496
é capaz de pairar,
02:26
which has huge advantages
for takeoff, landing
for takeoff, landing
41
134440
3136
o que tem enormes vantagens,
para a descolagem, a aterragem
para a descolagem, a aterragem
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
e uma versatilidade genérica.
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
Infelizmente, não há bela sem senão.
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
Uma das limitações destas aeronaves
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
é que são suscetíveis a perturbações
como rajadas de vento.
como rajadas de vento.
Estamos a desenvolver novas
arquiteturas e algoritmos de controlo
arquiteturas e algoritmos de controlo
02:38
We're developing new control
architectures and algorithms
architectures and algorithms
46
146560
2696
02:41
that address this limitation.
47
149280
1400
para eliminar esta limitação.
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
A ideia é que a aeronave
recupere a estabilidade
recupere a estabilidade
02:52
no matter what state it finds itself in,
49
160840
2640
qualquer que seja
a situação em que se encontre
a situação em que se encontre
03:03
and through practice,
improve its performance over time.
improve its performance over time.
50
171400
2920
e, através da prática,
melhore o desempenho, com o tempo.
melhore o desempenho, com o tempo.
03:15
(Applause)
51
183600
4400
(Aplausos)
03:22
OK.
52
190000
1200
Ok.
03:33
When doing research,
53
201480
1216
Quando fazemos investigação,
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
fazemos perguntas abstratas fundamentais
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
que tentam chegar ao cerne da questão.
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
Por exemplo, uma dessas perguntas seria:
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
"Qual é o número mínimo de partes móveis
necessárias para um voo controlado?
necessárias para um voo controlado?
03:47
Now, there are practical reasons
58
215520
1576
Há razões práticas
03:49
why you may want to know
the answer to such a question.
the answer to such a question.
59
217120
2616
para querermos saber
a resposta a esta pergunta.
a resposta a esta pergunta.
03:51
Helicopters, for example,
60
219760
1256
Os helicópteros, por exemplo,
03:53
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
as machines with a thousand moving parts
61
221040
3856
são conhecidos como máquinas
com mil partes móveis,
com mil partes móveis,
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
que conspiram
para nos prejudicar fisicamente.
para nos prejudicar fisicamente.
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
Acontece que, há décadas,
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
pilotos competentes conseguiram pôr a voar
aeronaves com controlo remoto
aeronaves com controlo remoto
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
que tinham apenas duas partes móveis:
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
uma hélice e um leme na cauda.
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
Recentemente, descobrimos
que era possível fazê-lo só com uma.
que era possível fazê-lo só com uma.
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
Este é o "monospinner",
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
a máquina voadora mecanicamente
controlável mais simples do mundo.
controlável mais simples do mundo.
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
inventada apenas há uns meses.
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
Tem uma única parte móvel, uma hélice.
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
Não tem abas, nem dobradiças,
nem "ailerons",
nem "ailerons",
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
não tem atuadores,
nem superfícies de controlo,
nem superfícies de controlo,
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
apenas uma simples hélice.
Apesar de ser simples, mecanicamente,
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
passa-se muita coisa
neste pequeno cérebro eletrónico
neste pequeno cérebro eletrónico
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
que lhe permite voar de modo estável
e mover-se para onde quiser no espaço.
e mover-se para onde quiser no espaço.
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
Mesmo assim, ainda não tem
04:41
the sophisticated algorithms
of the tail-sitter,
of the tail-sitter,
79
269640
2336
os algoritmos sofisticados
da aeronave anterior.
da aeronave anterior.
04:44
which means that in order
to get it to fly,
to get it to fly,
80
272000
2000
o que significa que, para a pôr a voar,
04:46
I have to throw it just right.
81
274024
1720
tenho que o atirar como deve ser.
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
Mas, como é baixa a probabilidade
de eu a atirar como deve ser,
de eu a atirar como deve ser,
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
dado que estão todos a olhar para mim,
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
vamos mostrar um vídeo
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
que fizemos a noite passada.
(Risos)
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
05:10
(Applause)
87
298320
3320
(Aplausos)
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
Se o "monospinner"
é um exercício sobre a frugalidade,
é um exercício sobre a frugalidade,
05:26
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
with its eight propellers,
89
314840
3456
esta máquina aqui, o omnicóptero,
com as suas seis hélices,
com as suas seis hélices,
05:30
is an exercise in excess.
90
318320
2080
é um exercício sobre o exagero.
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
O que é que podemos fazer
com todo este excedente?
com todo este excedente?
05:35
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
is that it is highly symmetric.
92
323080
2381
Uma coisa a notar
é que é extremamente simétrico.
é que é extremamente simétrico.
05:37
As a result, it is ambivalent
to orientation.
to orientation.
93
325920
2856
Por isso, é ambivalente
quanto à orientação.
quanto à orientação.
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
Isso dá-lhe uma capacidade extraordinária.
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
Pode movimentar-se
para onde quiser, no espaço,
para onde quiser, no espaço,
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
independentemente do sítio
para que estiver virado
para que estiver virado
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
e mesmo de como estiver a girar.
05:51
It has its own complexities,
98
339040
1376
Tem as suas complexidades,
05:52
mainly having to do
with the interacting flows
with the interacting flows
99
340440
2656
que têm a ver, principalmente,
com os fluxos interativos
com os fluxos interativos
05:55
from its eight propellers.
100
343120
1240
das suas oito hélices.
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
Alguns podem ser modelados,
enquanto os restantes podem
ser aprendidos durante o voo.
ser aprendidos durante o voo.
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
Vamos ver.
06:44
(Applause)
103
392760
3760
(Aplausos)
Se as máquinas voadoras vão passar
a fazer parte da nossa vida diária,
a fazer parte da nossa vida diária,
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
precisam de ser extremamente
seguras e fiáveis.
seguras e fiáveis.
06:58
This machine over here
106
406760
1376
Esta máquina aqui
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
é formada por duas máquinas voadoras
separadas, de duas hélices cada.
separadas, de duas hélices cada.
07:03
This one wants to spin clockwise.
108
411320
1736
Esta quer girar para a direita.
07:05
This other one wants
to spin counterclockwise.
to spin counterclockwise.
109
413080
2496
Esta quer girar para a esquerda.
07:07
When you put them together,
110
415600
1336
Quando as juntamos,
07:08
they behave like one
high-performance quadrocopter.
high-performance quadrocopter.
111
416960
2600
comportam-se como um quadricóptero
de alto rendimento.
de alto rendimento.
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
Mas, se houver qualquer contratempo
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
— uma falha de motor, da hélice,
da eletrónica, até duma bateria —
da eletrónica, até duma bateria —
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
a máquina continua a voar,
embora de modo deficiente.
embora de modo deficiente.
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
Vamos mostrar isso
desligando uma das metades.
desligando uma das metades.
07:56
(Applause)
116
464240
3160
(Aplausos)
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
Esta última demonstração
08:04
is an exploration of synthetic swarms.
118
472680
2440
é a exploração dos enxames sintéticos.
08:07
The large number of autonomous,
coordinated entities
coordinated entities
119
475560
2976
O grande número de entidades
autónomas, coordenadas,
autónomas, coordenadas,
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
apresenta uma nova paleta
para a expressão estética.
para a expressão estética.
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
Agarrámos em micro quadricópteros,
disponíveis comercialmente,
disponíveis comercialmente,
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
cada um deles pesando menos
do que uma fatia de pão,
do que uma fatia de pão,
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
e equipámo-los com
a nossa tecnologia de localização
a nossa tecnologia de localização
08:21
and custom algorithms.
124
489280
1576
e algoritmos personalizados.
08:22
Because each unit
knows where it is in space
knows where it is in space
125
490880
2096
Como cada unidade sabe
onde se situa no espaço,
onde se situa no espaço,
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
e é autocontrolada,
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
não há limite para o seu número.
08:55
(Applause)
128
523840
3440
(Aplausos)
09:19
(Applause)
129
547360
4480
(Aplausos)
10:18
(Applause)
130
606040
3640
(Aplausos)
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
Esperamos que estas demonstrações
vos motivem a sonhar
vos motivem a sonhar
10:39
new revolutionary roles
for flying machines.
for flying machines.
132
627080
2400
com novos papéis revolucionários
para máquinas voadoras.
para máquinas voadoras.
10:42
That ultrasafe one over there for example
133
630560
2096
Esta ultrassegura aqui, por exemplo,
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
tem aspirações de vir a ser
um abajur voador na Broadway.
um abajur voador na Broadway.
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
(Risos)
10:49
The reality is that it is
difficult to predict
difficult to predict
136
637800
2176
A realidade é que é difícil prever
10:52
the impact of nascent technology.
137
640000
1640
o impacto duma tecnologia nascente.
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
Para pessoas como nós,
a verdadeira recompensa
é o processo e o ato da criação.
é o processo e o ato da criação.
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
É um lembrete constante
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
de como o universo em que vivemos
é tão maravilhoso e mágico
é tão maravilhoso e mágico
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
que permite que criaturas
inteligentes e criativas
inteligentes e criativas
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
o esculpam de modos tão espetaculares.
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
O facto de esta tecnologia
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
ter um potencial comercial
e económico tão grande
e económico tão grande
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
é apenas a cobertura do bolo.
11:16
Thank you.
146
664480
1216
Obrigado.
11:17
(Applause)
147
665720
3240
(Aplausos)
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