Robots that fly ... and cooperate | Vijay Kumar

2,174,801 views ・ 2012-03-01

TED


אנא לחץ פעמיים על הכתוביות באנגלית למטה כדי להפעיל את הסרטון.

מתרגם: Yubal Masalker מבקר: Ido Dekkers
00:20
Good morning.
0
20566
1159
בוקר טוב.
00:22
I'm here today to talk about autonomous flying beach balls.
1
22853
4153
אני כאן כדי לדבר
על כדורי-מים הטסים עצמאית.
00:27
(Laughter)
2
27030
1008
לא, אלא על רובוטים קלי-תנועה שטסים כמו זה כאן.
00:28
No, agile aerial robots like this one.
3
28062
2865
00:31
I'd like to tell you a little bit about the challenges in building these,
4
31624
3460
אספר לכם מעט על האתגרים בבנייתם
ועל כמה מהאפשרויות הנפלאות
00:35
and some of the terrific opportunities for applying this technology.
5
35108
3392
לשימוש בטכנולוגיה זו.
00:38
So these robots are related to unmanned aerial vehicles.
6
38957
4608
רובוטים הללו
קשורים בכלי-טיס בלתי מאויישים.
אבל הכלים שרואים כאן הם גדולים.
00:44
However, the vehicles you see here are big.
7
44199
2651
משקלם אלפי קילוגרמים,
00:47
They weigh thousands of pounds, are not by any means agile.
8
47318
3269
והם כלל אינם קלי-תנועה.
00:50
They're not even autonomous.
9
50611
1625
הם אפילו לא עצמאיים.
00:52
In fact, many of these vehicles are operated by flight crews
10
52886
4182
למעשה, רבים מהם
מופעלים על-ידי צוותי הטסה
העשויים לכלול מספר טייסים,
00:57
that can include multiple pilots,
11
57092
2560
00:59
operators of sensors,
12
59676
2206
מפעילי חיישנים
01:01
and mission coordinators.
13
61906
1330
ומנהלי משימות.
01:03
What we're interested in is developing robots like this --
14
63922
2743
אנו מעוניינים לפתח רובוטים כמו אלה --
אלו שתי תמונות נוספות --
01:06
and here are two other pictures --
15
66689
1690
של רובוטים שאפשר לרכוש מהמדף.
01:08
of robots that you can buy off the shelf.
16
68403
2683
ובכן, אלה הם מסוקים בעלי 4 רוטורים
01:11
So these are helicopters with four rotors,
17
71110
3284
גודלם כמטר
01:14
and they're roughly a meter or so in scale,
18
74418
3690
ומשקלם קילוגרמים אחדים.
01:18
and weigh several pounds.
19
78132
1460
מתקינים עליהם חיישנים ומעבדים,
01:20
And so we retrofit these with sensors and processors,
20
80076
3355
ורובוטים הללו יכולים לטוס
01:23
and these robots can fly indoors.
21
83455
2206
במבנה סגור ללא GPS (ניווט לווייני).
01:25
Without GPS.
22
85685
1319
הרובוט שאני מחזיק בידי
01:27
The robot I'm holding in my hand
23
87457
1888
הוא זה,
01:29
is this one,
24
89369
1650
והוא נבנה על-ידי 2 סטודנטים,
01:31
and it's been created by two students,
25
91043
3143
אלכס ודניאל.
01:34
Alex and Daniel.
26
94210
1648
הוא שוקל
01:36
So this weighs a little more than a tenth of a pound.
27
96493
3115
כ-50 גרם.
01:39
It consumes about 15 watts of power.
28
99632
2579
הוא צורך כ-15 ואט אנרגיה.
וכפי שניתן לראות,
01:42
And as you can see, it's about eight inches in diameter.
29
102235
2833
קוטרו כ-20 ס"מ.
אז תנו לי לתאר בקצרה כיצד
01:46
So let me give you just a very quick tutorial
30
106330
2595
01:48
on how these robots work.
31
108949
1666
הרובוטים הללו פועלים.
כאמור יש לו 4 רוטורים.
01:51
So it has four rotors.
32
111043
1193
01:52
If you spin these rotors at the same speed,
33
112260
2048
אם מסובבים אותם במהירות זהה,
01:54
the robot hovers.
34
114332
1199
הרובוט מרחף.
01:56
If you increase the speed of each of these rotors,
35
116420
3636
אם מגבירים מהירות של כל אחד מהרוטורים,
הרובוט טס למעלה, הוא מאיץ כלפי מעלה.
02:00
then the robot flies up, it accelerates up.
36
120080
2539
02:02
Of course, if the robot were tilted,
37
122643
2432
ברור שאם מטים אותו,
למצב אופקי,
02:05
inclined to the horizontal,
38
125099
1310
02:06
then it would accelerate in this direction.
39
126433
2803
הוא יטוס לכיוון הזה.
02:09
So to get it to tilt,
40
129686
1413
כדי להטות אותו, יש שתי דרכים.
02:11
there's one of two ways of doing it.
41
131123
2093
בתמונה זו
02:13
So in this picture, you see that rotor four is spinning faster
42
133240
3636
רואים שרוטור 4 מסתובב יותר מהר
02:16
and rotor two is spinning slower.
43
136900
1968
ורוטור 2 מסתובב יותר לאט.
02:18
And when that happens,
44
138892
1560
וכאשר זה קורה
02:20
there's a moment that causes this robot to roll.
45
140476
3051
נוצר מומנט הגורם לרובוט להתגלגל.
ולצד השני,
02:24
And the other way around,
46
144495
1255
02:25
if you increase the speed of rotor three and decrease the speed of rotor one,
47
145774
5579
אם מגבירים את המהירות של רוטור 3
ומורידים את המהירות של רוטור 1,
אז הרובוט מתקדם.
02:31
then the robot pitches forward.
48
151377
1859
02:33
And then finally,
49
153820
1168
ולבסוף,
02:35
if you spin opposite pairs of rotors
50
155012
2894
אם מסובבים זוג רוטורים מנוגדים
02:37
faster than the other pair,
51
157930
1692
יותר מהר מהזוג האחר,
02:39
then the robot yaws about the vertical axis.
52
159646
2721
הרובוט חג סביב הציר האנכי.
מעבד בכלי-הטיס עוקב
02:42
So an on-board processor
53
162391
1460
02:43
essentially looks at what motions need to be executed
54
163875
3307
אחר התנועות שדרוש להוציאן לפועל
ומחשב אלו פקודות
02:47
and combines these motions,
55
167206
1970
לשגר למנועים כדי לשלב את התנועות,
02:49
and figures out what commands to send to the motors --
56
169200
3110
600 פעם בשניה.
02:52
600 times a second.
57
172334
1412
02:53
That's basically how this thing operates.
58
173770
1969
כך בעיקרון דבר זה עובד.
אחד היתרונות של הצורה הזו
02:56
So one of the advantages of this design
59
176247
2142
הוא שכאשר מקטינים את הגודל,
02:58
is when you scale things down,
60
178413
1899
הרובוט הופך להיות קל-תנועה.
03:00
the robot naturally becomes agile.
61
180336
2318
R הוא אורך
03:03
So here, R is the characteristic length of the robot.
62
183194
4063
אופייני של הרובוט.
בעצם זה מחצית מהקוטר.
03:07
It's actually half the diameter.
63
187281
1674
03:09
And there are lots of physical parameters that change as you reduce R.
64
189595
4641
ישנם המון פרמטרים פיזיקליים שמשתנים
ככל שמורידים את R.
03:14
The one that's most important is the inertia,
65
194968
2631
אחד שהוא החשוב ביותר
הוא האינרציה או ההתנגדות לתנועה.
03:17
or the resistance to motion.
66
197623
1921
מתברר שהאינרציה,
03:19
So it turns out the inertia, which governs angular motion,
67
199568
4476
אשר שולטת בתנועה זויתית,
מושפעת מ-R במעלה החמישית.
03:24
scales as a fifth power of R.
68
204068
2600
לכן ככל שמקטינים את R,
03:27
So the smaller you make R,
69
207046
1696
03:28
the more dramatically the inertia reduces.
70
208766
2317
האינרציה יורדת באופן דרמטי.
03:31
So as a result, the angular acceleration,
71
211956
2935
כתוצאה מזה, התאוצה הזויתית,
03:34
denoted by the Greek letter alpha here,
72
214915
2039
המצויינת כאן באמצעות האות אלפא,
03:36
goes as 1 over R.
73
216978
1619
היא אחד חלקי R.
03:38
It's inversely proportional to R.
74
218621
1729
היא ביחס הפוך ל-R.
03:40
The smaller you make it, the more quickly you can turn.
75
220374
2770
ככל שמקטינים את R, כך ניתן להסתובב יותר מהר.
זה ברור מתוך הסרטונים האלה.
03:44
So this should be clear in these videos.
76
224219
1961
בתחתית מימין רואים רובוט המבצע
03:46
On the bottom right, you see a robot performing a 360-degree flip
77
226204
4459
סלטה של 360 מעלות
03:50
in less than half a second.
78
230687
1548
תוך פחות מחצי שניה.
03:52
Multiple flips, a little more time.
79
232656
2580
וסלטות מרובות בקצת יותר זמן.
כאן המעבדים שברובוט הטס
03:56
So here the processes on board
80
236259
1881
מקבלים משוב ממדי-התאוצה
03:58
are getting feedback from accelerometers and gyros on board,
81
238164
3184
ומג'איירואים שבכלי
04:01
and calculating, like I said before,
82
241372
2118
ומבצעים חישובים של פקודות,
04:03
commands at 600 times a second,
83
243514
1809
כאמור, 600 פעם בשניה
04:05
to stabilize this robot.
84
245347
1889
כדי לייצב את הרובוט.
04:07
So on the left, you see Daniel throwing this robot up into the air,
85
247607
3350
משמאל רואים את דניאל זורק את הרובוט לאויר.
04:10
and it shows you how robust the control is.
86
250981
2027
וזה מראה לכם את עוצמת השליטה.
לא משנה כיצד זורקים אותו,
04:13
No matter how you throw it,
87
253032
1310
04:14
the robot recovers and comes back to him.
88
254366
2912
הרובוט מתאושש וחוזר אליו.
04:18
So why build robots like this?
89
258881
1777
אז מדוע לבנות רובוטים כאלה?
לרובוטים כאלה יש הרבה שימושים.
04:21
Well, robots like this have many applications.
90
261079
2571
ניתן לשגרם לתוך בניינים כמו זה
04:24
You can send them inside buildings like this,
91
264198
2471
04:26
as first responders to look for intruders,
92
266693
3587
כמענה ראשון כדי לחפש פורצים,
אולי כדי לחפש דליפות ביוכימיות,
04:30
maybe look for biochemical leaks,
93
270304
3301
דליפות גז.
04:33
gaseous leaks.
94
273629
1151
ניתן גם להשתמש בהם
04:35
You can also use them for applications like construction.
95
275102
3714
למטרות כמו בניה.
04:38
So here are robots carrying beams, columns
96
278840
4524
הנה רובוטים נושאים קורות, עמודים
ומרכיבים מבנים דמויי-קוביות.
04:43
and assembling cube-like structures.
97
283388
1848
04:45
I'll tell you a little bit more about this.
98
285260
2056
אספר לכם על כך קצת יותר.
04:48
The robots can be used for transporting cargo.
99
288695
2541
ניתן להשתמש ברובוטים להעברת מטען.
04:51
So one of the problems with these small robots
100
291583
3113
לכן אחד הקשיים עם רובוטים קטנים כאלה
04:54
is their payload-carrying capacity.
101
294720
2001
היא יכולתם לשאת מטען.
04:56
So you might want to have multiple robots carry payloads.
102
296745
3017
לכן ייתכן ונרצה רובוטים מרובים
כדי לשאת מטען.
05:00
This is a picture of a recent experiment we did --
103
300746
2355
זו תמונה של ניסוי שביצענו לאחרונה --
בעצם לא כל-כך לאחרונה --
05:03
actually not so recent anymore --
104
303125
1595
05:04
in Sendai, shortly after the earthquake.
105
304744
2492
בסנדאי, זמן קצר לאחר רעידת האדמה.
05:07
So robots like this could be sent into collapsed buildings,
106
307938
3191
רובוטים כאלה נשלחו לבניינים שהתמוטטו
כדי לאמוד את הנזק לאחר אסונות טבע,
05:11
to assess the damage after natural disasters,
107
311153
2891
או לבניינים רדיואקטיביים
05:14
or sent into reactor buildings,
108
314068
1582
05:15
to map radiation levels.
109
315674
1619
כדי למפות רמות קרינה.
05:19
So one fundamental problem that the robots have to solve
110
319583
3521
קושי מהותי אחד
שעל הרובוטים להתגבר עליו כדי לפעול עצמאית
05:23
if they are to be autonomous,
111
323128
1579
05:24
is essentially figuring out how to get from point A to point B.
112
324731
3505
הוא למצוא
כיצד להגיע מנקודה A לנקודה B.
05:28
So this gets a little challenging,
113
328937
1667
זה הופך את העניין למאתגר במידת מה
05:30
because the dynamics of this robot are quite complicated.
114
330628
3007
מכיוון שעיקרון התנועה של הרובוט הוא די מורכב.
05:33
In fact, they live in a 12-dimensional space.
115
333659
2492
למעשה, הם מתנהלים במרחב 12-מימדי.
לכן אנו עושים תכסיס קטן.
05:36
So we use a little trick.
116
336524
1444
05:37
We take this curved 12-dimensional space,
117
337992
3413
אנו נוטלים את המרחב ה-12-מימדי
והופכים אותו
05:41
and transform it into a flat, four-dimensional space.
118
341429
3894
למרחב שטוח 4-מימדי.
ואותו מרחב 4-מימדי
05:45
And that four-dimensional space consists of X, Y, Z,
119
345347
3071
מורכב מ-X, Y, Z ומזוית הסטייה.
05:48
and then the yaw angle.
120
348442
1412
05:49
And so what the robot does,
121
349878
1358
וכך מה שהרובוט עושה
05:51
is it plans what we call a minimum-snap trajectory.
122
351260
3976
זה לתכנן את מה שנקרא מסלול עם מינימום פניות.
אזכיר שבפיזיקה,
05:56
So to remind you of physics:
123
356209
1397
05:57
You have position, derivative, velocity;
124
357630
2054
יש מיקום, הנגזרת (שלו) מהירות,
05:59
then acceleration;
125
359708
1856
אחר-כך תאוצה,
06:01
and then comes jerk,
126
361588
2101
ואז בא הטילטול
06:03
and then comes snap.
127
363713
1420
ובסוף מגיעה הפניה.
06:05
So this robot minimizes snap.
128
365578
2452
רובוט זה ממזער פניות.
06:08
So what that effectively does,
129
368800
1436
מה שזה בסוף יוצר
06:10
is produce a smooth and graceful motion.
130
370260
2624
זו תנועה חלקה ומלאת חן.
06:12
And it does that avoiding obstacles.
131
372908
2842
והוא מבצע זאת תוך התחמקות ממכשולים.
מסלולים הללו של פניות מינימליות במרחב שטוח זה
06:16
So these minimum-snap trajectories in this flat space are then transformed
132
376313
3563
מועברים בחזרה לצורה
06:19
back into this complicated 12-dimensional space,
133
379900
3325
המורכבת הזו של 12-מימדים,
שהרובוטים חייבים לבצע
06:23
which the robot must do for control and then execution.
134
383249
2986
לשם שליטה וביצוע פעולות.
06:26
So let me show you some examples
135
386749
1540
אראה לכם כמה דוגמאות
06:28
of what these minimum-snap trajectories look like.
136
388313
2777
כיצד נראים מסלולי המינימום פניות.
בסרטון הראשון, תראו את הרובוט
06:31
And in the first video,
137
391114
1151
06:32
you'll see the robot going from point A to point B,
138
392289
2729
עובר מנקודה A לנקודה B
דרך נקודת ביניים.
06:35
through an intermediate point.
139
395042
1623
06:36
(Whirring noise)
140
396990
2730
הרובוט מסוגל בבירור
06:43
So the robot is obviously capable of executing any curve trajectory.
141
403377
3621
לבצע כל מסלול מעוקל.
אלה מסלולים מעגליים
06:47
So these are circular trajectories,
142
407022
1714
06:48
where the robot pulls about two G's.
143
408760
2500
בהם הרובוט מושך עד 2 ג'י.
06:52
Here you have overhead motion capture cameras on the top
144
412844
3702
כאן יש ממעל מצלמות תנועה המעדכנות את הרובוט
06:56
that tell the robot where it is 100 times a second.
145
416570
3206
בנוגע למיקומו 100 פעם בשניה.
06:59
It also tells the robot where these obstacles are.
146
419800
2436
הן גם מעדכנות אותו היכן נמצאים המכשולים.
המכשולים יכולים גם לנוע.
07:03
And the obstacles can be moving.
147
423140
1556
07:04
And here, you'll see Daniel throw this hoop into the air,
148
424720
3127
כאן רואים את דניאל זורק חישוק לאויר,
07:07
while the robot is calculating the position of the hoop,
149
427871
2659
בעוד הרובוט מחשב את מיקום החישוק
ומנסה למצוא כיצד לעבור דרכו באופן המיטבי.
07:10
and trying to figure out how to best go through the hoop.
150
430554
2880
הרי בתור אקדמאים,
07:14
So as an academic,
151
434002
1234
07:15
we're always trained to be able to jump through hoops
152
435260
2528
אנו כבר מורגלים לעשות שמיניות באויר כדי לזכות במימון
07:17
to raise funding for our labs,
153
437812
1485
לניסויים ועכשיו אנו מלמדים את הרובוטים לעשות זאת.
07:19
and we get our robots to do that.
154
439321
1915
07:21
(Applause)
155
441260
6365
(מחיאות כפיים)
דבר נוסף שהרובוט יכול לבצע
07:28
So another thing the robot can do
156
448524
1611
הוא לזכור קטעי מסלולים שהוא לומד
07:30
is it remembers pieces of trajectory
157
450159
2077
07:32
that it learns or is pre-programmed.
158
452260
2904
או שהוא מתוכנת מראש לבצע.
כאן רואים את הרובוט
07:35
So here, you see the robot combining a motion that builds up momentum,
159
455466
4770
משלב תנועה
הצוברת מומנטום,
07:40
and then changes its orientation and then recovers.
160
460260
2976
משנה את תנוחתו ואז חוזר למצבו ההתחלתי.
עליו לבצע זאת בגלל שהמרווח בחלון
07:44
So it has to do this because this gap in the window
161
464004
2960
07:46
is only slightly larger than the width of the robot.
162
466988
3458
רחב רק מעט יותר מרוחב הרובוט.
בדיוק כמו צוללן שעומד על מקפצה
07:51
So just like a diver stands on a springboard
163
471050
2753
07:53
and then jumps off it to gain momentum,
164
473827
2453
וקופץ עליה כדי לצבור מומנטום,
ואז עושה סלטה, סלטה של שניים וחצי סיבובים
07:56
and then does this pirouette, this two and a half somersault through
165
476304
3229
ואז חוזר בנונשלנטיות למצבו ההתחלתי,
07:59
and then gracefully recovers,
166
479557
1402
08:00
this robot is basically doing that.
167
480983
1698
הרובוט הזה בעיקרון עושה זאת.
08:02
So it knows how to combine little bits and pieces of trajectories
168
482705
3080
הוא יודע כיצד לשלב ביחד פיסות קטנות
08:05
to do these fairly difficult tasks.
169
485809
2999
של מסלולים כדי לבצע משימות די מורכבות כאלו.
אני רוצה לעבור שלב.
08:10
So I want change gears.
170
490018
1218
08:11
So one of the disadvantages of these small robots is its size.
171
491260
3839
אחד החסרונות של הרובוטים הללו הוא גודלם.
סיפרתי לכם קודם
08:15
And I told you earlier
172
495654
1152
08:16
that we may want to employ lots and lots of robots
173
496830
2349
שאולי נשתמש במספרים מאוד
גדולים של רובוטים כדי להתגבר על מיגבלות הגודל.
08:19
to overcome the limitations of size.
174
499203
2033
קושי אחד כזה הוא
08:22
So one difficulty is:
175
502010
1574
08:23
How do you coordinate lots of these robots?
176
503608
2793
כיצד לתאם בין רובוטים רבים כל-כך?
08:26
And so here, we looked to nature.
177
506425
1811
בשלב זה פנינו לטבע.
08:28
So I want to show you a clip of Aphaenogaster desert ants,
178
508544
4608
אראה לכם קטע וידאו
של נמלי מדבר,
במעבדתו של פרופ' סטפן פראט, הנושאות עצם.
08:33
in Professor Stephen Pratt's lab, carrying an object.
179
513176
3388
זוהי למעשה חתיכת תאנה.
08:36
So this is actually a piece of fig.
180
516588
1715
למעשה נוטלים עצם כלשהו
08:38
Actually you take any object coated with fig juice,
181
518327
2400
המצופה במיץ תאנה כדי שהנמלים ישאו אותו לקן שלהן.
08:40
and the ants will carry it back to the nest.
182
520751
2091
08:42
So these ants don't have any central coordinator.
183
522866
3169
לנמלים אלו אין איזה גורם מרכזי שמתאם ביניהן.
הן קולטות את שכניהן.
08:46
They sense their neighbors.
184
526487
1547
אין תקשורת חדה וברורה.
08:48
There's no explicit communication.
185
528058
2285
אבל מאחר והן קולטות את השכנים
08:50
But because they sense the neighbors
186
530367
1739
והן חשות את העצם,
08:52
and because they sense the object,
187
532130
1776
08:53
they have implicit coordination across the group.
188
533930
2830
נוצר תיאום ספונטני בין חלקי הקבוצה.
ומין סוג כזה של תיאום
08:57
So this is the kind of coordination we want our robots to have.
189
537474
3420
אנו רוצים שיהיה בין הרובוטים.
09:01
So when we have a robot which is surrounded by neighbors --
190
541569
4778
אז כאשר יש לנו רובוט
המוקף בשכנים --
הבה נביט ברובוט I ורובוט J --
09:06
and let's look at robot I and robot J --
191
546371
2229
מה שאנו רוצים שהרובוטים הללו יעשו
09:08
what we want the robots to do,
192
548624
1548
זה לנטר את המרווח ביניהם
09:10
is to monitor the separation between them,
193
550196
2111
09:12
as they fly in formation.
194
552331
1905
בעודם טסים במבנה.
09:14
And then you want to make sure
195
554537
1481
ואז ברצוננו לוודא
09:16
that this separation is within acceptable levels.
196
556042
2904
שהמרווח הזה הוא במיגבלות המותר.
הרובוטים עוקבים אחר השגיאה
09:19
So again, the robots monitor this error
197
559303
2468
09:21
and calculate the control commands 100 times a second,
198
561795
4149
ומחשבים את פקודות הבקרה
100 פעם בשניה,
09:25
which then translates into motor commands,
199
565968
2023
המתורגמות לפקודות למנוע 600 פעם בשניה.
09:28
600 times a second.
200
568015
1215
כל זה צריך להתבצע
09:29
So this also has to be done in a decentralized way.
201
569254
3222
באופן מבוזר.
09:32
Again, if you have lots and lots of robots,
202
572785
2334
כאמור, אם יש מספר גדול של רובוטים,
זה בלתי אפשרי לסנכרן את כל המידע מהר מספיק ממקום אחד מרכזי
09:35
it's impossible to coordinate all this information centrally
203
575143
3277
09:38
fast enough in order for the robots to accomplish the task.
204
578444
3177
באופן כזה שהרובוטים יוכלו לבצע את משימתם.
09:41
Plus, the robots have to base their actions only on local information --
205
581645
4348
בנוסף על הרובוטים לבסס את פעילותם
אך ורק על מידע מקומי,
על מה שהם קולטים משכניהם.
09:46
what they sense from their neighbors.
206
586017
2119
ולבסוף,
09:48
And then finally,
207
588160
1386
09:49
we insist that the robots be agnostic to who their neighbors are.
208
589570
4100
אנו מקפידים שהרובוטים
יהיו אדישים לזהות שכניהם.
09:53
So this is what we call anonymity.
209
593694
2117
לזה אנו קוראים אלמוניות.
מה שאני רוצה להראות לכם כעת
09:57
So what I want to show you next is a video of 20 of these little robots,
210
597258
6417
זה סרטון
המציג 20 רובוטים קטנים כאלה
10:03
flying in formation.
211
603699
1537
הטסים במבנה.
הם מנטרים את מיקום שכניהם.
10:06
They're monitoring their neighbors' positions.
212
606144
2896
הם שומרים על המבנה.
10:09
They're maintaining formation.
213
609064
1902
10:10
The formations can change.
214
610990
1780
המבנים יכולים להשתנות.
10:12
They can be planar formations,
215
612794
1679
המבנים יכולים להיות מישוריים,
10:14
they can be three-dimensional formations.
216
614497
2103
יכולים להיות תלת-מימדיים.
כפי שניתן לראות כאן,
10:17
As you can see here,
217
617331
1341
10:18
they collapse from a three-dimensional formation into planar formation.
218
618696
3687
הם עוברים ממבנה תלת-מימדי למבנה מישורי.
וכדי לטוס דרך מכשולים,
10:22
And to fly through obstacles,
219
622407
1531
10:23
they can adapt the formations on the fly.
220
623962
2952
הם יכולים לטוות את המבנים תוך כדי טיסה.
כאמור, הרובוטים האלה יכולים ממש להתקרב זה לזה.
10:28
So again, these robots come really close together.
221
628026
2463
10:30
As you can see in this figure-eight flight,
222
630513
2388
כפי שרואים בטיסת סיפרה-8 זו,
10:32
they come within inches of each other.
223
632925
1984
הם מתקרבים עד כדי סנטימטרים זה לזה.
ועל אף השפעות אווירודינמיות הדדיות
10:35
And despite the aerodynamic interactions with these propeller blades,
224
635377
4317
של להבי המדחפים,
10:39
they're able to maintain stable flight.
225
639718
2148
הם מצליחים לשמור על טיסה יציבה.
10:41
(Applause)
226
641890
6896
(מחיאות כפיים)
כך שברגע שיודעים כיצד לטוס במבנה,
10:49
So once you know how to fly in formation,
227
649246
1999
ניתן להרים חפצים במשותף.
10:51
you can actually pick up objects cooperatively.
228
651269
2216
זה רק מראה
10:53
So this just shows that we can double, triple, quadruple
229
653509
4577
שאנו יכולים להכפיל, להשליש, להכפיל פי-4
את יכולת הרובוט פשוט על-ידי
10:58
the robots' strength,
230
658110
1158
10:59
by just getting them to team with neighbors, as you can see here.
231
659292
3077
הציוות שלהם עם שכניהם, כפי שרואים.
אחד החסרונות של זה
11:02
One of the disadvantages of doing that is, as you scale things up --
232
662393
4142
הוא שככל שהמספרים עולים --
11:06
so if you have lots of robots carrying the same thing,
233
666559
2564
ככל שיש יותר רובוטים הנושאים
דבר אחד מסויים, בהכרח גם מעלים את האינרציה,
11:09
you're essentially increasing the inertia,
234
669147
2720
11:11
and therefore you pay a price; they're not as agile.
235
671891
2619
ולכן משלמים מחיר; הם כבר לא קלי-תנועה.
11:14
But you do gain in terms of payload-carrying capacity.
236
674978
3096
אבל מרויחים יכולת נשיאת מטען.
שימוש נוסף שברצוני להראות --
11:18
Another application I want to show you -- again, this is in our lab.
237
678098
3215
שוב, זה במעבדה שלנו.
11:21
This is work done by Quentin Lindsey, who's a graduate student.
238
681337
3165
זו עבודה שנעשתה על-ידי קווינטין לינדסיי שהוא סטודנט למחקר.
האלגוריתם שלו אומר בעיקרון לרובוטים
11:24
So his algorithm essentially tells these robots
239
684526
2620
כיצד לבנות עצמאית
11:27
how to autonomously build cubic structures
240
687170
4072
מבנים קובייתיים
מעצמים כמו קורות, סמוכות וכדומה.
11:31
from truss-like elements.
241
691266
1970
האלגוריתם שלו אומר לרובוטים
11:34
So his algorithm tells the robot what part to pick up,
242
694441
3760
איזה חלק להרים,
מתי והיכן להניחו.
11:38
when, and where to place it.
243
698225
1825
כך שבסרטון זה רואים --
11:40
So in this video you see --
244
700471
1483
11:41
and it's sped up 10, 14 times --
245
701978
2024
והוא מואץ פי 10, 14 --
רואים שלושה מבנים שונים המוקמים על-ידי הרובוטים.
11:44
you see three different structures being built by these robots.
246
704026
3089
ושוב כאמור, הכל באופן עצמאי,
11:47
And again, everything is autonomous,
247
707139
2026
וכל מה שקווינטין צריך לעשות
11:49
and all Quentin has to do
248
709189
1283
11:50
is to give them a blueprint of the design that he wants to build.
249
710496
3935
זה לספק להם שרטוט
של המבנה שרוצים לבנות.
11:56
So all these experiments you've seen thus far,
250
716925
2811
כל הניסויים שראיתם עד עכשיו,
11:59
all these demonstrations,
251
719760
1350
כל התצוגות,
12:01
have been done with the help of motion-capture systems.
252
721134
3102
נעשו בעזרת מערכות ללכידת תנועה.
אבל מה קורה כאשר
12:05
So what happens when you leave your lab,
253
725029
2507
יוצאים מהמעבדה לעולם האמיתי בחוץ?
12:07
and you go outside into the real world?
254
727560
2037
12:09
And what if there's no GPS?
255
729922
1706
ומה אם אין GPS?
12:12
So this robot is actually equipped with a camera,
256
732755
4337
לכן רובוט זה
מצוייד במצלמה
ובלייזר המודד טווח, סורק לייזר.
12:17
and a laser rangefinder, laser scanner.
257
737116
2373
הוא משתמש בחיישנים אלה
12:20
And it uses these sensors to build a map of the environment.
258
740140
3920
ליצירת מפה של הסביבה.
מה שהמפה מכילה זה המאפיינים --
12:24
What that map consists of are features --
259
744084
3286
כגון פתחים, חלונות,
12:27
like doorways, windows, people, furniture --
260
747394
3871
אנשים, רהיטים --
ואז הוא מחשב את מיקומו
12:31
and it then figures out where its position is,
261
751289
2143
ביחס למאפיינים אלה.
12:33
with respect to the features.
262
753456
1401
12:34
So there is no global coordinate system.
263
754881
2210
כלומר, אין מערכת תיאום מרכזית אחת.
מערכת הקואורדינטות מוגדרת בהתבסס על הרובוט עצמו,
12:37
The coordinate system is defined based on the robot,
264
757115
2506
12:39
where it is and what it's looking at.
265
759645
2057
על מיקומו ועל מה שהוא מביט עליו.
12:42
And it navigates with respect to those features.
266
762575
2755
והוא מנווט ביחס למאפיינים אלה.
כעת אראה לכם קטע וידאו
12:46
So I want to show you a clip
267
766316
1420
12:47
of algorithms developed by Frank Shen and Professor Nathan Michael,
268
767760
3952
של אלגוריתמים שפותחו על-ידי פרנק שן
ופרופ' נתן מייקל,
12:51
that shows this robot entering a building for the very first time,
269
771736
3769
המראה את הרובוט הזה נכנס לבניין ממש בפעם הראשונה
12:55
and creating this map on the fly.
270
775529
2422
ויוצר מפה זו תוך כדי טיסה.
12:58
So the robot then figures out what the features are,
271
778642
3158
אחר-כך הרובוט מחשב מהם המאפיינים האלה.
13:01
it builds the map,
272
781824
1151
הוא בונה את המפה.
13:02
it figures out where it is with respect to the features,
273
782999
2967
הוא מחשב היכן הוא נמצא ביחס למאפיינים הללו
13:05
and then estimates its position 100 times a second,
274
785990
3948
ואז אומד את מיקומו
100 פעם בשניה וכך מאפשר לנו
13:09
allowing us to use the control algorithms that I described to you earlier.
275
789962
3818
להשתמש באלגוריתמי השליטה
שדיברתי עליהם קודם.
13:13
So this robot is actually being commanded remotely by Frank,
276
793804
4433
רובוט זה נשלט מרחוק
על-ידי פרנק.
אבל הרובוט יכול גם לחשב
13:18
but the robot can also figure out where to go on its own.
277
798261
3539
באופן עצמאי לאן לנוע.
נניח שנתבקשתי להיכנס לבניין
13:22
So suppose I were to send this into a building,
278
802125
2207
ואין לי מושג כיצד הבניין נראה מבפנים,
13:24
and I had no idea what this building looked like.
279
804356
2302
אז אני יכול לבקש מהרובוט להיכנס,
13:26
I can ask this robot to go in,
280
806682
1444
ליצור מפה
13:28
create a map,
281
808150
1904
ואז לחזור אליי ולספר לי כיצד הבניין נראה מבפנים.
13:30
and then come back and tell me what the building looks like.
282
810078
2865
13:32
So here, the robot is not only solving the problem
283
812967
3168
אז הנה, לא רק שהרובוט פותר את הבעיה
של כיצד לעבור מנקודה A לנקודה B במפה זו,
13:36
of how to go from point A to point B in this map,
284
816159
2634
13:38
but it's figuring out what the best point B is at every time.
285
818817
4399
אלא הוא גם מחשב
מהי נקודת ה-B המיטבית בכל רגע.
בעיקרון הוא יודע לאן לנוע כדי לחפש
13:43
So essentially it knows where to go
286
823240
2054
13:45
to look for places that have the least information,
287
825318
2785
מקומות שיש עליהם מידע מינימלי.
וכך הוא מאכלס את המפה.
13:48
and that's how it populates this map.
288
828127
1968
13:50
So I want to leave you with one last application.
289
830944
2998
ברצוני להשאירכם
עם שימוש אחד אחרון.
13:54
And there are many applications of this technology.
290
834982
2524
ישנם הרבה שימושים לטכנולוגיה זו.
13:57
I'm a professor, and we're passionate about education.
291
837823
2548
אני פרופ' והחינוך חשוב מאוד עבורנו הפרופסורים.
רובוטים כאלה יכולים באמת לשנות את הדרך
14:00
Robots like this can really change the way we do K-12 education.
292
840395
3936
בה אנו מלמדים מהגן עד לבגרות.
אבל אנו נמצאים בדרום-קליפורניה,
14:04
But we're in Southern California,
293
844355
1825
קרוב ללוס-אנג'לס,
14:06
close to Los Angeles,
294
846204
1833
לכן עליי לסיים
14:08
so I have to conclude with something focused on entertainment.
295
848061
3250
עם משהו הקשור לבידור.
ברצוני לסיים עם סרטון מוזיקה.
14:12
I want to conclude with a music video.
296
852407
1834
אני רוצה להציג את היוצרים, אלכס ודניאל,
14:14
I want to introduce the creators, Alex and Daniel, who created this video.
297
854265
4714
אשר יצרו וידאו זה.
(מחיאות כפיים)
14:19
(Applause)
298
859003
6878
14:25
So before I play this video,
299
865905
1434
לפני שאריץ את הוידאו,
14:27
I want to tell you that they created it in the last three days,
300
867363
3197
אספר לכם שהם יצרו אותו בשלושת הימים האחרונים
14:30
after getting a call from Chris.
301
870584
1652
לאחר שקיבלו טלפון מכריס.
14:32
And the robots that play in the video are completely autonomous.
302
872743
3817
והרובוטים שמנגנים בוידאו
הם עצמאיים לחלוטין.
14:36
You will see nine robots play six different instruments.
303
876584
3502
אתם תראו 9 רובוטים המנגנים 6 כלים שונים.
וכמובן, זה נעשה במיוחד לרגל TED 2012.
14:40
And of course, it's made exclusively for TED 2012.
304
880697
2971
הבה נצפה.
14:44
Let's watch.
305
884533
1152
14:46
(Sound of air escaping from valve)
306
886824
4404
14:53
(Music)
307
893547
3336
14:56
(Whirring sound)
308
896907
5520
15:19
(Music)
309
919442
6629
(מוזיקה)
(מחיאות כפיים)
16:24
(Applause) (Cheers)
310
984029
5984
על אתר זה

אתר זה יציג בפניכם סרטוני YouTube המועילים ללימוד אנגלית. תוכלו לראות שיעורי אנגלית המועברים על ידי מורים מהשורה הראשונה מרחבי העולם. לחץ פעמיים על הכתוביות באנגלית המוצגות בכל דף וידאו כדי להפעיל את הסרטון משם. הכתוביות גוללות בסנכרון עם הפעלת הווידאו. אם יש לך הערות או בקשות, אנא צור איתנו קשר באמצעות טופס יצירת קשר זה.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7