Maak kennis met de fantastische vliegmachines van de toekomst

Als je het woord 'drone' hoort, denk je waarschijnlijk aan iets zeer nuttigs of iets zeer engs. Maar kunnen ze ook esthetische waarde hebben? Expert op het gebied van autonome systemen, Raffaello D'Andrea, ontwikkelt vliegmachines. Zijn laatste project verlegt de grenzen van autonoom vliegen - van een vliegende vleugel die kan stilstaan in de lucht en zich kan herstellen bij pech, tot een machine met acht propellers die zich tegenstrijdig oriënteert... tot een zwerm kleine samenwerkende micro-quadcopters. Bereid je voor om betoverd te worden door een wervelende rij vliegmachines die dansen als vuurvliegen boven het TED-podium.

Wat startte als platform voor hobbyisten

staat op het punt om
een miljardenindustrie te worden.

Inspectie, milieucontrole,
fotografie, film en journalistiek:

het zijn mogelijke toepassingen
voor commerciële drones.

Ze worden mogelijk gemaakt

in onderzoekscentra over de hele wereld.

Voordat bezorgdiensten via de lucht

ons sociale bewustzijn binnenkwamen,

bouwde een zelfstandige vloot van machines
een toren van zes meter,

bestaande uit 1500 stenen

voor een live publiek
bij het FRAC Centrum in Frankrijk.

Een paar jaar geleden gingen ze
met touw vliegen.

Door ze samen te binden,

kunnen ze in kleine ruimtes
hoge snelheden en versnelling ontwikkelen.

Ze kunnen ook zelfstandig
gespannen structuren bouwen.

Ze hebben geleerd lading te tillen,

met turbulentie om te gaan.

In het algemeen: hoe om te gaan
met de fysieke wereld.

We willen je vandaag
een paar van onze projecten laten zien.

Hun doel is om de grens te verleggen
van wat mogelijk is

met zelfstandig vliegen.

Om een systeem
zelfstandig te laten vliegen,

moet het collectief de positie weten
van zijn mobiele onderdelen in de lucht

In ons lab bij ETH Zürich,

gebruiken we externe camera's
om voorwerpen te localiseren,

wat ons in staat stelt ons te richten

op de snelle ontwikkeling
van zeer dynamische taken.

Maar voor de demo's van vandaag

gebruiken we nieuwe localiseertechnologie
van Verity Studios,

een spin-off van ons lab.

Zonder externe camera's.

Elke machine heeft sensors aan boord
om zijn locatie te bepalen,

en berekent zelf
welke actie moet plaatsvinden.

Externe opdrachten
zijn er alleen op hoger niveau,

zoals 'opstijgen' en 'landen'.

Het is een 'tail-sitter'.

Een vliegmachine die probeert
twee vliegen in een klap te slaan.

Net als andere vliegtuigen
is het efficiënt in voorwaartse vlucht,

meer dan helicopters
en afgeleiden daarvan.

In tegenstelling tot andere
met vaste vleugels,

kan het stilstaan in de lucht,

wat grote voordelen biedt
bij opstijgen en landen

en voor zijn veelzijdigheid.

Er zijn helaas ook nadelen.

Een van de nadelen bij tail-sitters

is de gevoeligheid, zoals bij windstoten.

We ontwikkelen nieuwe besturingsalgoritmes

om dat te verbeteren.

Het idee is dat de machine zich herstelt

ongeacht in welke positie hij is.

Door ervaring verbetert hij zichzelf.

(Applaus)

Bij research stellen we onszelf
abstracte basisvragen

die tot de kern van de zaak moeten leiden.

Zo'n vraag is bijvoorbeeld:

wat is het minimum aan bewegende delen
om beheerst te vliegen?

Er zijn praktische redenen

waarom je hier een antwoord op zou willen.

Helikopters bijvoorbeeld

staan genoegzaam bekend als
machines met duizenden bewegende delen.

die samenzweren om je kwaad te doen.

Het bleek dat decennia geleden

ervaren piloten
modelvliegtuigen konden besturen

die maar twee bewegende delen hadden:

een propeller en een staartroer.

We ontdekten kortgeleden
dat het met één deel kon.

Dit is de monospinner,

de mechanisch simpelste
bestuurbare vliegmachine,

pasgeleden uitgevonden.

Er beweegt maar één onderdeel:
een propeller.

Het heeft geen kleppen,
scharnieren, rolroeren,

geen scharnieren of stuurvlakken,

alleen een simpele propeller.

Ondanks zijn mechanische eenvoud,

gaat er heel wat om
in zijn elektronische brein

om het stabiel te laten vliegen
in de gewenste richting.

Toch heeft het niet de slimme algoritmes
van de tail-sitter.

Om hem goed te laten vliegen

moet ik hem precies goed gooien.

En omdat de kans klein is
dat ik goed gooi,

terwijl iedereen zit te kijken,

laat ik een filmpje zien

dat we gisteravond hebben opgenomen.

(Gelach)

(Applaus)

Als de monospinner
een oefening is in eenvoud,

is deze machine, de omnicopter,
met z'n acht propellers,

een oefening in overvloed.

Wat kan je met die overvloed doen?

Let op de symmetrie.

Hij is tegenstrijdig in zijn oriëntatie.

Hij krijgt daardoor
een bijzondere eigenschap.

Hij kan overal naartoe bewegen.

Het maakt niet uit
waar hij naartoe gericht is,

zelfs niet hoe hij roteert.

Natuurlijk is hij complex,

vooral door de interactieve stromen

van zijn acht propellers.

Sommige dingen worden vooraf ingesteld;
de rest wordt tijdens de vlucht geleerd.

Laten we eens kijken.

(Applaus)

Als vliegmachines deel gaan uitmaken
van ons dagelijks leven,

moeten ze extreem veilig
en betrouwbaar worden.

Deze machine is eigenlijk

twee gescheiden vliegmachines
met twee propellers.

Deze wil met de klok mee draaien.

De andere wil tegen de klok in draaien.

Aan elkaar gedragen ze zich
als een eersteklas quadrocopter.

Maar als er iets misgaat --

uitval van een motor, propeller,
elektronica, of zelf de accu,

kan de machine nog steeds vliegen,
ondanks de handicap.

We demonstreren dat nu
door een helft uit te schakelen.

(Applaus)

Deze laatste demonstratie

is de verkenning
van een kunstmatige zwerm.

Het grote aantal
zelfstandig coördinerende eenheden

biedt een nieuw palet
om je esthetisch te uiten.

We hebben commercieel verkrijgbare
micro-quadcopters genomen,

elk nog lichter dan een boterham,

en rustten ze uit
met localiseertechnologie

en speciale algoritmes.

Omdat elke unit weet
waar hij zich bevindt,

en zelfsturend is,

is er geen beperking in het aantal.

(Applaus)

(Applaus)

(Applaus)

Hopelijk zetten deze demonstraties je aan

nieuwe revolutionaire ideeën
voor vliegmachines te bedenken.

Deze zeer veilige bijvoorbeeld,

zou een vliegende schemerlamp
kunnen worden op Broadway.

(Gelach)

Maar het is moeilijk
de impact te voorspellen

van deze technologie.

Voor mensen als wij is de beloning
de reis ernaartoe en het creëren.

Het herinnert ons er constant aan

hoe mooi en magisch
het universum is waarin we leven,

dat het creatieve, slimme wezens
in staat stelt

om het op spectaculaire wijze te vormen.

Het feit dat deze technologie

zo'n enorme commerciële
en economische potentie heeft

is de kers op de taart.

Dank je wel.

(Applaus)