元は趣味の道具だったものが
数十億ドル規模の産業に なろうとしています
調査 環境モニタリング 写真 映画 報道
これは商用ドローンの 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
それを可能にしています
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
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
1500個のレンガで ６メートルの塔を建てています
数年前には ロープを持って飛び始め
繋がれた飛行ロボットが
ごく狭い空間で 高速飛行や 加速を行えるようになり
伸縮性の構造物も 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
制御喪失状態への対応や
一般に外界と相互作用する 方法があります
今日は 現在手がけている 新プロジェクトを紹介します
自律飛行で 可能なことの限界を
押し広げよう というのが狙いです
システムが自律的に 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
チューリッヒ工科大学の 我々の研究室では
物体の位置把握を 外部カメラですることで
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
今日ご覧いただく実演では
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
新しい測位技術を 使います
外部カメラはなく
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
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
外から与える指示は
｢離陸せよ｣｢着陸せよ」といった 高水準のものだけです
これは「テイルシッター」と 呼ばれるもので
２つの相反する要求を 実現します
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
しかし固定翼機の多くとは違って
ホバリングが可能です
これにより離着陸が容易で
多様な使い方ができます
しかし利点がただで 手に入るわけではなく
テイルシッターの 欠点の１つは
突風のような 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
アルゴリズムを 開発しています
基本的な方針は
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
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
（拍手）
よし
研究においては
私たちはよく 問題の核心を突くような
根本的で抽象的なことを 自問します
例えば こんな質問です
飛行制御には可動部分が 最低いくつ必要か？
この答えを 知りたいと思う
実用的な理由があります
例えばヘリコプターは
何千もの可動部分が 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
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
可動部分がたった２つ
プロペラと方向舵 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
これは｢モノスピナー｣で
構造的に最もシンプルな 制御飛行可能な機体です
ほんの数か月前に 開発しました
可動部分はたった１つ プロペラだけです
フラップも 蝶番も 補助翼もなく
作動装置も 操縦翼面も 一切ありません
プロペラが１枚だけです
機械的にはシンプルでも
安定した姿勢で 自由に飛べるようにするために
中の電子頭脳では 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
精巧なアルゴリズムには 及ばず
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
皆さんが注目する中で 私に上手く投げられる確率は
ごく低いので
それはやめておき
昨晩撮影したビデオを ご覧いただきましょう
(笑)
（拍手）
モノスピナーが 質素を追求する試みだとすると
このプロペラが８枚ある オムニコプターは
過剰を追求する試みです
この過剰分で何ができるか？
注目すべきは その高い対称性です
結果として 方向性が曖昧になり
驚くべき能力が もたらされました
空間を自由に飛び回れ
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
これには固有の 複雑さがあり
それは主に ８枚のプロペラによる
気流の干渉のためです
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
ご覧ください
（拍手）
飛行ロボットが 日常生活の一部になるためには
極めて高い安全性と信頼性が 必要とされます
あそこにあるのは
プロペラ２枚の機体 ２台でできています
こっちは時計回りに回転し
もう一方は 反時計回りに回転します
一緒にすると
１機の高性能クワッドコプターとして 振る舞います
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
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
実際に１機の動作を 止めてみましょう
（拍手）
最後にご覧いただくのは
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
美的表現のための 新しいパレットとなります
市販の小型クワッドコプターを 使っていて
食パン１枚より 軽くできています
それに私たちの測位技術と
専用アルゴリズムを 付けました
各々が自分の位置を認識して
自律制御しているので
機体数には制限が まったくありません
（拍手）
今日の実演が 多くの人に 飛行ロボットのための
革命的役割を思い描く 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
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
（笑）
実際のところ 生まれたばかりの技術の
影響を予測するのは困難です
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
いつも感じるのは
我々の住む宇宙は 実に素晴らしく 驚きに満ちていて
創造性に富んだ 賢い生き物には
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
この技術に商業的・経済的に
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
ありがとうございました
（拍手）