Robots that fly ... and cooperate | Vijay Kumar

2,182,164 views ・ 2012-03-01

TED


아래 영문자막을 더블클릭하시면 영상이 재생됩니다.

번역: Woo Hwang 검토: Bianca Lee
00:20
Good morning.
0
20566
1159
안녕하세요.
00:22
I'm here today to talk about autonomous flying beach balls.
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22853
4153
저는 오늘 자율적으로 날아다니는
비치볼에 대해서 말하려고 합니다.
00:27
(Laughter)
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27030
1008
아닙니다, 이와같은 민첩한 비행 로봇들입니다.
00:28
No, agile aerial robots like this one.
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28062
2865
00:31
I'd like to tell you a little bit about the challenges in building these,
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31624
3460
이런 기술을 적용 할 수 있는 몇가지 기막힌 방법들과
이런 로봇들을 제작할 때 어려운점에 대해서
00:35
and some of the terrific opportunities for applying this technology.
5
35108
3392
말하려고 합니다.
00:38
So these robots are related to unmanned aerial vehicles.
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38957
4608
이 로봇들은
무인 항공기와 관련이 있습니다.
하지만 여러분이 보는 이 항공기들은 너무 크죠.
00:44
However, the vehicles you see here are big.
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44199
2651
수천 파운드에 달하는 무게이고,
00:47
They weigh thousands of pounds, are not by any means agile.
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47318
3269
전혀 민첩하지 않습니다.
00:50
They're not even autonomous.
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50611
1625
자율적으로 움직이는 것도 아닙니다.
00:52
In fact, many of these vehicles are operated by flight crews
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52886
4182
사실 많은 이런 항공기들은
다수의 조종사가 포함된
운항 승무원들과
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that can include multiple pilots,
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57092
2560
00:59
operators of sensors,
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59676
2206
작동 센서들, 그리고 관제 시스템들에 의해
01:01
and mission coordinators.
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1330
운항되어 집니다.
01:03
What we're interested in is developing robots like this --
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63922
2743
저희는 이런 로봇들을 발전시키는 데 관심이 있는데요
-- 여기 두개 사진이 있지요 --
01:06
and here are two other pictures --
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1690
여러분이 흔히 구입 할 수 있는 로봇들입니다.
01:08
of robots that you can buy off the shelf.
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68403
2683
이 로봇들은 4개의 날개가 달린 헬리콥터이며,
01:11
So these are helicopters with four rotors,
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71110
3284
대략 1미터 정도 크기에
01:14
and they're roughly a meter or so in scale,
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74418
3690
몇 파운드정도 무게가 나갑니다.
01:18
and weigh several pounds.
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78132
1460
그래서 센서들과 프로세서 등을 재장착하여
01:20
And so we retrofit these with sensors and processors,
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80076
3355
GPS 없이도
01:23
and these robots can fly indoors.
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83455
2206
실내에서 날 수 있도록 했습니다.
01:25
Without GPS.
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제손에 들고 있는 로봇이
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The robot I'm holding in my hand
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1888
바로 그 로봇입니다.
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is this one,
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1650
이 로봇은 두 학생인,
01:31
and it's been created by two students,
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91043
3143
알렉스와 다니엘이 만들었죠.
01:34
Alex and Daniel.
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94210
1648
이 로봇은 약 0.1파운드(약 45g)
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So this weighs a little more than a tenth of a pound.
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96493
3115
보다 조금 더 나갑니다.
01:39
It consumes about 15 watts of power.
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99632
2579
약 15와트의 전력을 소모하구요.
그리고 보시다시피,
01:42
And as you can see, it's about eight inches in diameter.
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102235
2833
지름이 약 8인치(약 20cm) 정도 됩니다.
이 로봇들이 어떻게 작동되는지
01:46
So let me give you just a very quick tutorial
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106330
2595
01:48
on how these robots work.
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108949
1666
간단하게 설명을 드리겠습니다.
4개의 회전날개가 있습니다.
01:51
So it has four rotors.
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111043
1193
01:52
If you spin these rotors at the same speed,
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112260
2048
같은 속도로 이 회전날개들 돌리면,
01:54
the robot hovers.
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114332
1199
로봇이 부양하게 되죠.
01:56
If you increase the speed of each of these rotors,
35
116420
3636
이 각각의 회전날개의 속도를 올리면,
로봇이 날아 오르게 되고, 속도를 올리게 됩니다.
02:00
then the robot flies up, it accelerates up.
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120080
2539
02:02
Of course, if the robot were tilted,
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122643
2432
물론, 수평방향으로
기울어지면,
02:05
inclined to the horizontal,
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125099
1310
02:06
then it would accelerate in this direction.
39
126433
2803
이쪽 방향으로 속도를 올리게 됩니다.
02:09
So to get it to tilt,
40
129686
1413
몸체를 기울이기 위해서는 한가지 방법이 있는데요.
02:11
there's one of two ways of doing it.
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131123
2093
이 그림을 보시면,
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So in this picture, you see that rotor four is spinning faster
42
133240
3636
네번째 회전날개가 더 빨리 회전하는걸 보실 수 있죠.
02:16
and rotor two is spinning slower.
43
136900
1968
그리고 두번째 회전날개는 더 천천히 돌고있구요.
02:18
And when that happens,
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138892
1560
이런 상태가 되면
02:20
there's a moment that causes this robot to roll.
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140476
3051
이 로봇이 빙빙 돌게 되는거죠.
다른 방향으로는,
02:24
And the other way around,
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144495
1255
02:25
if you increase the speed of rotor three and decrease the speed of rotor one,
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145774
5579
세번째 날개의 속도를 올리고,
첫번째 날개의 속도를 줄이면,
앞으로 고개를 숙이게 되죠.
02:31
then the robot pitches forward.
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151377
1859
02:33
And then finally,
49
153820
1168
그리고 마지막으로,
02:35
if you spin opposite pairs of rotors
50
155012
2894
날개 한 쌍을 반대쪽보다
02:37
faster than the other pair,
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157930
1692
더 빨리 돌리면,
02:39
then the robot yaws about the vertical axis.
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159646
2721
로봇은 수직축을 중심으로 한쪽으로 기울어집니다.
보드에 탑재된 프로세서가
02:42
So an on-board processor
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162391
1460
02:43
essentially looks at what motions need to be executed
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163875
3307
어떤 동작이 실행 되어야 하는지를 관할하고,
동작들을 조합해서,
02:47
and combines these motions,
55
167206
1970
초당 600번 정도로 모터에
02:49
and figures out what commands to send to the motors --
56
169200
3110
어떤 명령을 내릴 것인지를 결정합니다.
02:52
600 times a second.
57
172334
1412
02:53
That's basically how this thing operates.
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173770
1969
이것이 기본적으로 이 로봇이 작동되는 방식입니다.
이런 로봇 설계의 장점들 중 한가지는
02:56
So one of the advantages of this design
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176247
2142
로봇의 크기를 줄이면
02:58
is when you scale things down,
60
178413
1899
자연스럽게 민첩해지죠.
03:00
the robot naturally becomes agile.
61
180336
2318
여기 "R"이
03:03
So here, R is the characteristic length of the robot.
62
183194
4063
로봇의 길이를 표시합니다.
지름의 반정도이죠.
03:07
It's actually half the diameter.
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187281
1674
03:09
And there are lots of physical parameters that change as you reduce R.
64
189595
4641
R을 줄여가면,
많은 물리적 변수들이 변하게 됩니다.
03:14
The one that's most important is the inertia,
65
194968
2631
아주 중요한것 중 한가지는
동작에 미치는 관성이나 저항력입니다.
03:17
or the resistance to motion.
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197623
1921
각운동을 좌우하는 관성은
03:19
So it turns out the inertia, which governs angular motion,
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199568
4476
R의 1/5씩 늘어 난다고
알려져있습니다.
03:24
scales as a fifth power of R.
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204068
2600
R의 크기를 더 작게하면 할 수록
03:27
So the smaller you make R,
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207046
1696
03:28
the more dramatically the inertia reduces.
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208766
2317
관성은 더욱더 급속히 감소합니다.
03:31
So as a result, the angular acceleration,
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211956
2935
결과적으로, 그리스 문자 "알파"로 쓰는
03:34
denoted by the Greek letter alpha here,
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214915
2039
각 가속도는 1/R로
03:36
goes as 1 over R.
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216978
1619
늘어납니다.
03:38
It's inversely proportional to R.
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218621
1729
이것은 R에 반비례하는거죠.
03:40
The smaller you make it, the more quickly you can turn.
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220374
2770
더 작게 만들면 만들 수록 더 빨리 방향을 바꿀 수 있는 것입니다.
이 비디오에서 더 명확하게 보여드리겠습니다.
03:44
So this should be clear in these videos.
76
224219
1961
오른쪽 밑에 로봇을 보면,
03:46
On the bottom right, you see a robot performing a 360-degree flip
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226204
4459
0.5초도 안되는 시간만에
03:50
in less than half a second.
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230687
1548
360도 뒤집기를 합니다.
03:52
Multiple flips, a little more time.
79
232656
2580
몇번 더 다중 뒤집기를 합니다.
여기 프로세서들이
03:56
So here the processes on board
80
236259
1881
가속계로부터 정보를 받고
03:58
are getting feedback from accelerometers and gyros on board,
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238164
3184
이전에 말한대로
04:01
and calculating, like I said before,
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241372
2118
초당 600번 정도
04:03
commands at 600 times a second,
83
243514
1809
평행 회전자가 계산해서
04:05
to stabilize this robot.
84
245347
1889
로봇이 평행을 유지하도록 합니다.
04:07
So on the left, you see Daniel throwing this robot up into the air,
85
247607
3350
왼쪽에, 다니엘이 로봇을 하늘로 날리는 모습을 볼 수 있습니다.
04:10
and it shows you how robust the control is.
86
250981
2027
제어가 얼마나 잘 되는지 보여주죠.
어떻게 던지더라도,
04:13
No matter how you throw it,
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253032
1310
04:14
the robot recovers and comes back to him.
88
254366
2912
로봇은 복구하여 다니엘에게 돌아갑니다.
04:18
So why build robots like this?
89
258881
1777
그럼 왜 이런 로봇을 만들었을까요?
이런 로봇은 많은 응용분야에 사용 될 수 있습니다.
04:21
Well, robots like this have many applications.
90
261079
2571
이처럼 침입자를 탐지하기 위해
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
건물 내부로 보낼 수 도 있고,
생화학 물질 유출이나
04:30
maybe look for biochemical leaks,
93
270304
3301
가스 유출을 탐지하기 위해서 사용 될 수 도 있죠.
04:33
gaseous leaks.
94
273629
1151
건설과 같은 응용분야에서도
04:35
You can also use them for applications like construction.
95
275102
3714
사용 될 수 있습니다.
04:38
So here are robots carrying beams, columns
96
278840
4524
빔을 운반하거나, 육면체의 구조물을
나열하거나 조합 할 수 도 있습니다.
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
이부분에 대해 좀더 이야기 해 보겠습니다.
04:48
The robots can be used for transporting cargo.
99
288695
2541
로봇은 화물 운송을 위해서 사용 될 수 있습니다.
04:51
So one of the problems with these small robots
100
291583
3113
이런 작은 로봇들의 문제중 한가지는
04:54
is their payload-carrying capacity.
101
294720
2001
운반가능한 용량의 적재하중입니다.
04:56
So you might want to have multiple robots carry payloads.
102
296745
3017
그래서 탑재량을 위해
여러대의 로봇들을 사용 할 수 도 있겠죠.
05:00
This is a picture of a recent experiment we did --
103
300746
2355
이 그림이 최근에 실험했던 모습니다.
-- 사실 더이상 최근은 아니지만요 --
05:03
actually not so recent anymore --
104
303125
1595
05:04
in Sendai, shortly after the earthquake.
105
304744
2492
지진후의 센다이 지방입니다.
05:07
So robots like this could be sent into collapsed buildings,
106
307938
3191
로봇들은 천재지변 재난 이후에 위험물에 접근하려고
붕괴된 건물들 안으로 들어 갈 수 있습니다.
05:11
to assess the damage after natural disasters,
107
311153
2891
또는 방사능 수치를 그리기 위해
05:14
or sent into reactor buildings,
108
314068
1582
05:15
to map radiation levels.
109
315674
1619
원자로 건물로 들어 갈 수 도 있구요.
05:19
So one fundamental problem that the robots have to solve
110
319583
3521
그래서 이런 로봇들이 풀어야만 하는
아주 기본적인 문제점은
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
자율적인 로봇이라면
A지점에서 B지점으로 어떻게 가느냐 입니다.
05:28
So this gets a little challenging,
113
328937
1667
이건 조금 어려운 문제인데요,
05:30
because the dynamics of this robot are quite complicated.
114
330628
3007
이 로봇의 역학구조가 복잡하기 때문입니다.
05:33
In fact, they live in a 12-dimensional space.
115
333659
2492
이 로봇들은 12차원의 공간에서 산다고 볼 수 있습니다.
그래서 약간의 트릭을 사용합니다.
05:36
So we use a little trick.
116
336524
1444
05:37
We take this curved 12-dimensional space,
117
337992
3413
이 구불어진 12차원 공간을
평평한 4차원 공간으로
05:41
and transform it into a flat, four-dimensional space.
118
341429
3894
변형합니다.
4차원 공간은
05:45
And that four-dimensional space consists of X, Y, Z,
119
345347
3071
X, Y, Z, 그리고 요잉축으로 구성됩니다.
05:48
and then the yaw angle.
120
348442
1412
05:49
And so what the robot does,
121
349878
1358
그리고 로봇이 하는것은
05:51
is it plans what we call a minimum-snap trajectory.
122
351260
3976
최소 목표 궤적이라고 불리는 궤적을 계산합니다.
물리학으로 알려드리면,
05:56
So to remind you of physics:
123
356209
1397
05:57
You have position, derivative, velocity;
124
357630
2054
위치, 미분, 속력,
05:59
then acceleration;
125
359708
1856
그리고 가속도 입니다.
06:01
and then comes jerk,
126
361588
2101
그래서 갑자기 움직이고
06:03
and then comes snap.
127
363713
1420
순간적으로 하강합니다..
06:05
So this robot minimizes snap.
128
365578
2452
그래서 이 로봇은 순간하강을 최소화합니다.
06:08
So what that effectively does,
129
368800
1436
그래서 로봇이 효과적으로 하는 것은
06:10
is produce a smooth and graceful motion.
130
370260
2624
부드럽고 우아한 동작을 하는것 입니다.
06:12
And it does that avoiding obstacles.
131
372908
2842
그래서 장애물을 피하기 위한 것이죠.
이런 평평한 공간에서 최소 목표 궤적들은
06:16
So these minimum-snap trajectories in this flat space are then transformed
132
376313
3563
로봇들이 제어하고
06:19
back into this complicated 12-dimensional space,
133
379900
3325
실행해야하는
복잡한 12차원 공간으로
06:23
which the robot must do for control and then execution.
134
383249
2986
다시 재변형하게 됩니다.
06:26
So let me show you some examples
135
386749
1540
이런 최소 목표 궤적들이
06:28
of what these minimum-snap trajectories look like.
136
388313
2777
어떤것인지 몇가지 예를 보여 드리 겠습니다.
첫번째 비디오에서,
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
중간지점을 통과해서
A지점에서 B지점으로 이동하는 로봇을 보시게됩니다.
06:35
through an intermediate point.
139
395042
1623
06:36
(Whirring noise)
140
396990
2730
그래서 이 로봇이 분명하게 곡선 궤적을
06:43
So the robot is obviously capable of executing any curve trajectory.
141
403377
3621
따라 갈 수 있다는 것을 볼 수 있습니다.
로봇은 중력의 2배를 이겨내고
06:47
So these are circular trajectories,
142
407022
1714
06:48
where the robot pulls about two G's.
143
408760
2500
타원궤적을 돌기도 합니다.
06:52
Here you have overhead motion capture cameras on the top
144
412844
3702
초당 100번정도 로봇이 어디 있는지를 확인시켜주는
06:56
that tell the robot where it is 100 times a second.
145
416570
3206
모션캡쳐 카메라를 천장에 달았습니다.
06:59
It also tells the robot where these obstacles are.
146
419800
2436
이 카메라는 로봇에게 장애물이 어디에 있는지도 알려줍니다.
장애물은 움직일수도 있구요.
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
다니엘이 허공에 훌라후프를 던지는 것을 볼 수 있는데요,
07:07
while the robot is calculating the position of the hoop,
149
427871
2659
로봇이 훌라후프의 위치를 계산하고,
훌라후프를 잘 통과 하도록 시도하는 것을 볼 수 있습니다.
07:10
and trying to figure out how to best go through the hoop.
150
430554
2880
학자로써, 연구자금을 확보 하기 위해서
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
훌라후프를 뛰어넘는 훈련을 해왔습니다.
07:17
to raise funding for our labs,
153
437812
1485
그리고 우리의 로봇들이 해냈습니다.
07:19
and we get our robots to do that.
154
439321
1915
07:21
(Applause)
155
441260
6365
(박수)
로봇이 할 수 있는 또다른 것은
07:28
So another thing the robot can do
156
448524
1611
미리 프로그램 되거나 학습된 궤도를
07:30
is it remembers pieces of trajectory
157
450159
2077
07:32
that it learns or is pre-programmed.
158
452260
2904
기억 할 수 있다는 것입니다.
운동량을 높여서
07:35
So here, you see the robot combining a motion that builds up momentum,
159
455466
4770
동작을 조합하고,
방향을 바꾸고
07:40
and then changes its orientation and then recovers.
160
460260
2976
다시 복귀하는 로봇을 볼 수 있습니다.
창문사이의 틈이 로봇보다 약간 더 크기 때문에
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
이 로봇은 이런 동작을 해야만 합니다.
그래서 도약판 위에 서 있는 다이버 처럼
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
운동량을 얻기 위해서 뛰어 내립니다.
그래서 발레처럼 피루엣 돌기나 공중제비를 돌고,
07:56
and then does this pirouette, this two and a half somersault through
165
476304
3229
그리고 우아하게 다시 복귀하고,
07:59
and then gracefully recovers,
166
479557
1402
08:00
this robot is basically doing that.
167
480983
1698
이 로봇이 기본적으로 하는 것입니다.
08:02
So it knows how to combine little bits and pieces of trajectories
168
482705
3080
그래서 로봇은 상당히 복잡한 임무를 수행하기 위해
08:05
to do these fairly difficult tasks.
169
485809
2999
어떻게 궤도를 조합해야하는지 알고 있습니다.
저는 장치들을 바꾸고 싶습니다.
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
이 작은 로봇들의 단점 중 한가지는 크기입니다.
처음에 말씀드린대로,
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
크기 문제를 극복하기 위해서
더 많은 로봇들을 이용하기를 원한다고 했습니다.
08:19
to overcome the limitations of size.
174
499203
2033
한가지 어려운점은
08:22
So one difficulty is:
175
502010
1574
08:23
How do you coordinate lots of these robots?
176
503608
2793
어떻게 이런 로봇들을 조직적으로 움직이느냐 입니다.
08:26
And so here, we looked to nature.
177
506425
1811
그래서 자연에서 찾아보았습니다.
08:28
So I want to show you a clip of Aphaenogaster desert ants,
178
508544
4608
스티븐 프랏 교수의 연구실에서 가져온
사막개미의 동영상을
보여드리도록 하겠습니다.
08:33
in Professor Stephen Pratt's lab, carrying an object.
179
513176
3388
이것은 무화과 조각입니다.
08:36
So this is actually a piece of fig.
180
516588
1715
무화과 즙을 바른 다른 물건으로도 할 수 있습니다.
08:38
Actually you take any object coated with fig juice,
181
518327
2400
개미들이 이 물건을 개미집으로 옮길겁니다.
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
이 개미들은 어떤 중앙 관리자도 없습니다.
개미들은 자신들의 이웃을 감지합니다.
08:46
They sense their neighbors.
184
526487
1547
명확한 의사소통은 없습니다.
08:48
There's no explicit communication.
185
528058
2285
하지만 이웃들을 감지하기 때문에,
08:50
But because they sense the neighbors
186
530367
1739
그리고 물건을 감지하기 때문에
08:52
and because they sense the object,
187
532130
1776
08:53
they have implicit coordination across the group.
188
533930
2830
그룹 내에 묵시적인 조직화가 이루어집니다.
이런것이 우리의 로봇들이 갖기를 바라는
08:57
So this is the kind of coordination we want our robots to have.
189
537474
3420
조직화일 일종입니다.
09:01
So when we have a robot which is surrounded by neighbors --
190
541569
4778
주위 로봇들로 둘러싸여있는
로봇이 있을 때,
-- 로봇 I와 로봇 J를 보시죠. --
09:06
and let's look at robot I and robot J --
191
546371
2229
우리가 그 로봇들에게 원하는 것은
09:08
what we want the robots to do,
192
548624
1548
포메이션을 형성하고 비행하면서
09:10
is to monitor the separation between them,
193
550196
2111
09:12
as they fly in formation.
194
552331
1905
로봇들이 분리되어 비행하는지 감시하는 것 입니다.
09:14
And then you want to make sure
195
554537
1481
이런 분리 비행이 감당할 만한 수준인지를
09:16
that this separation is within acceptable levels.
196
556042
2904
확인하고 싶어지실겁니다.
로봇들은 이런 오류를 감시하고
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
제어 명령어를 초당 100번씩
계산합니다.
09:25
which then translates into motor commands,
199
565968
2023
그리고 나서 초당 600번의 모터 명령어로 바꿉니다.
09:28
600 times a second.
200
568015
1215
그래서 이방법은
09:29
So this also has to be done in a decentralized way.
201
569254
3222
비중앙식 방법으로 이루어집니다.
09:32
Again, if you have lots and lots of robots,
202
572785
2334
수많은 로봇을 가지고 있다면,
이런 작업을 수행하기 위해 모든 정보를 중앙에서
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
빨리 처리 한다는 것은 불가능합니다.
09:41
Plus, the robots have to base their actions only on local information --
205
581645
4348
또한 로봇들은 그들의 이웃 로봇들로부터
감지한 지역 정보만을
기반으로 행동해야만 합니다.
09:46
what they sense from their neighbors.
206
586017
2119
그리고 마지막으로,
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
우리는 로봇들이
이웃 로봇들로부터 자유롭다고 말합니다.
09:53
So this is what we call anonymity.
209
593694
2117
우리는 이것을 익명성이라고 부릅니다.
다음에 보여드고 싶은 것은
09:57
So what I want to show you next is a video of 20 of these little robots,
210
597258
6417
20개의 작은 로봇들이
무리지어 날아다니는
10:03
flying in formation.
211
603699
1537
비디오 입니다.
로봇들은 그들 주변 로봇들의 위치를 감시합니다.
10:06
They're monitoring their neighbors' positions.
212
606144
2896
그리고 포메이션을 유지합니다.
10:09
They're maintaining formation.
213
609064
1902
10:10
The formations can change.
214
610990
1780
포메이션은 바꿀 수 있습니다.
10:12
They can be planar formations,
215
612794
1679
평면 포메이션이 될 수 있고,
10:14
they can be three-dimensional formations.
216
614497
2103
3차원 포메이션이 될 수 도 있습니다.
여기 보시는 것 처럼,
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
3차원 포메이션에서 평면 포메이션으로 흐트러집니다.
또, 장애물을 통과하며 날기 위해서
10:22
And to fly through obstacles,
219
622407
1531
10:23
they can adapt the formations on the fly.
220
623962
2952
비행중에 포메이션에 적응 할 수 있습니다.
다시 이 로봇들이 아주 가깝게 다가옵니다.
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
그림에서 보실 수 있듯이,
10:32
they come within inches of each other.
223
632925
1984
로봇들을 서로 몇 인치의 간격을 두고 붙을 수 있습니다.
프로펠러 날개의
10:35
And despite the aerodynamic interactions with these propeller blades,
224
635377
4317
공기역학적인 상호작용에도 불구하고
10:39
they're able to maintain stable flight.
225
639718
2148
안정적인 비행을 할 수 있습니다.
10:41
(Applause)
226
641890
6896
(박수)
포메이션을 이루면서 비행하는 방법을 알게 되면
10:49
So once you know how to fly in formation,
227
649246
1999
협동해서 물건을 들어 올릴 수 있습니다.
10:51
you can actually pick up objects cooperatively.
228
651269
2216
여기 보실 수 있는것 처럼,
10:53
So this just shows that we can double, triple, quadruple
229
653509
4577
로봇들을 함께 팀으로 만들어서
로봇의 힘을 두 배, 세 배,
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
네 배 더 크게 만들 수 있다는 것을 보여줍니다.
이렇게 하는데 있어 단점은
11:02
One of the disadvantages of doing that is, as you scale things up --
232
662393
4142
물건의 크기를 늘릴수록
11:06
so if you have lots of robots carrying the same thing,
233
666559
2564
같은 물건을 옮기는 많은 로봇이 있다고 가정할 때,
기본적으로 관성이 증가하고, 따라서
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
그만큼 댓가를 치뤄야 하는데 결국 로봇이 민첩해지지 않는다는거죠.
11:14
But you do gain in terms of payload-carrying capacity.
236
674978
3096
하지만 적재하중의 용량에 대해서는 이점을 얻게 됩니다.
보여드리고 싶은 또다른 응용분야는
11:18
Another application I want to show you -- again, this is in our lab.
237
678098
3215
-- 여기는 저희 연구실 입니다. --
11:21
This is work done by Quentin Lindsey, who's a graduate student.
238
681337
3165
대학원생인 쿠엔틴 린지 학생이 작업한 것인데요.
그의 알고리즘은 이런 로봇들에게
11:24
So his algorithm essentially tells these robots
239
684526
2620
교량 구조물에서
11:27
how to autonomously build cubic structures
240
687170
4072
어떻게 육면체 구조물을 만드는지
알려주고 있습니다.
11:31
from truss-like elements.
241
691266
1970
그래서 그의 알고리즘은
11:34
So his algorithm tells the robot what part to pick up,
242
694441
3760
어떤 부분을 들어올리고, 언제, 어디로 옮기는지를
로봇에게 말해줍니다.
11:38
when, and where to place it.
243
698225
1825
여러분은 이 비디오에서
11:40
So in this video you see --
244
700471
1483
11:41
and it's sped up 10, 14 times --
245
701978
2024
-- 속도를 10, 14배 올리죠 --
로봇들에 의해 만들어진 3개의 서로 다른 구조물들을 보실 수 있습니다.
11:44
you see three different structures being built by these robots.
246
704026
3089
모든것이 자율적입니다.
11:47
And again, everything is autonomous,
247
707139
2026
쿠엔틴 학생이 해야 하는 것은
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
만들고 싶은 디자인의 청사진을
로봇들에게 알려만 주는 것입니다.
11:56
So all these experiments you've seen thus far,
250
716925
2811
지금까지 보셨던 모든 실험들과,
11:59
all these demonstrations,
251
719760
1350
모든 시연들은
12:01
have been done with the help of motion-capture systems.
252
721134
3102
동작감지 시스템의 도움으로 이루어졌습니다.
연구실을 떠나 실제 세상으로 나가면
12:05
So what happens when you leave your lab,
253
725029
2507
무슨일이 일어날까요?
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
GPS가 없다면 어떨까요?
12:12
So this robot is actually equipped with a camera,
256
732755
4337
그래서 이런 로봇은
카메라, 레이져 H 파인더, 스캐너가
장착되어 있습니다.
12:17
and a laser rangefinder, laser scanner.
257
737116
2373
이것은 주변환경의 지도를 만들기 위해
12:20
And it uses these sensors to build a map of the environment.
258
740140
3920
이런 센서들을 사용합니다.
지도는 몇가지 구조물들로 구성되는데요
12:24
What that map consists of are features --
259
744084
3286
-- 출입구, 창문들,
12:27
like doorways, windows, people, furniture --
260
747394
3871
사람들, 가구 등 --
그리고 그것들이 구조물에 연관해
12:31
and it then figures out where its position is,
261
751289
2143
어디에 위치하는지를 계산합니다.
12:33
with respect to the features.
262
753456
1401
12:34
So there is no global coordinate system.
263
754881
2210
그래서 전역적인 좌표 시스템이 없습니다.
좌표 시스템은 로봇을 기반으로 정의 되는데요,
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
어디에 있는지, 어디를 보고 있는지를 확인 합니다.
12:42
And it navigates with respect to those features.
266
762575
2755
그리고 그런 구조물들을 따라서 비행하게 됩니다.
프랭크 쉔과
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
네이썬 마이클 교수가 개발한
알고리즘의 동영상을 보드리고 싶습니다.
12:51
that shows this robot entering a building for the very first time,
269
771736
3769
이 동영상은 맨 처음 로봇이 빌딩에 들어가서
12:55
and creating this map on the fly.
270
775529
2422
비행중에 지도를 작성하는 장면을 보여줍니다.
12:58
So the robot then figures out what the features are,
271
778642
3158
그 로봇은 무슨 구조물들이 있는지를 알아냅니다.
13:01
it builds the map,
272
781824
1151
그리고 지도를 만듭니다.
13:02
it figures out where it is with respect to the features,
273
782999
2967
로봇은 구조물들을 비교하여 어디에 위치하는지를 계산하고
13:05
and then estimates its position 100 times a second,
274
785990
3948
초당 100번정도 로봇의 위치를 측정합니다.
처음에 제가 설명드린
13:09
allowing us to use the control algorithms that I described to you earlier.
275
789962
3818
제어 알고리즘을
사용 할 수 있게 한 것이죠.
13:13
So this robot is actually being commanded remotely by Frank,
276
793804
4433
이 로봇은 프랭크에 의해
원격으로 명령이 내려진것입니다.
하지만 로봇은 어디로 가야하는지
13:18
but the robot can also figure out where to go on its own.
277
798261
3539
자신이 해결합니다.
제가 이 로봇을 빌딩안으로 들여 보냈다고 가정해보죠.
13:22
So suppose I were to send this into a building,
278
802125
2207
저는 이 빌딩이 어떻게 생겼는지 모릅니다.
13:24
and I had no idea what this building looked like.
279
804356
2302
이 로봇에게 들어가라고 명령하고,
13:26
I can ask this robot to go in,
280
806682
1444
지도를 만들라고 하고,
13:28
create a map,
281
808150
1904
돌아와서 빌딩이 어떤 모양인지 말해달라고 할 수 있습니다.
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
여기보면, 그 로봇들은 지도의 A지점에서
B지점으로 어떻게 가는지 뿐만 아니라,
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
매번 어떤 지점이 최적의 B지점인지도
알아낼 수 있습니다.
최소한의 정보를 가지고 특정 장소를 찾기위해
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So essentially it knows where to go
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to look for places that have the least information,
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어디로 가야하는지 알고 있습니다.
또한, 로봇은 어떻게 지도에 덧붙이는지를 알려줍니다.
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and that's how it populates this map.
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So I want to leave you with one last application.
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마지막 한가지 응용분야를
보여 드리겠습니다.
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And there are many applications of this technology.
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이 기술에는 많은 응용분야가 있습니다.
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I'm a professor, and we're passionate about education.
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저는 교수입니다. 그리고 교육에 대해 매우 열정적입니다.
이와 같은 로봇은 초등학교 교육과정을
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Robots like this can really change the way we do K-12 education.
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바꿀 수도 있습니다.
하지만 저희는 로스앤젤레스에 가까운
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But we're in Southern California,
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남부 캘리포니아 지방에 있습니다.
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close to Los Angeles,
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그래서 엔터테인먼트에 관련된 것으로
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so I have to conclude with something focused on entertainment.
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결론을 맺고 싶군요.
뮤직비디오 한편으로 강연을 마치고 싶습니다.
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I want to conclude with a music video.
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이 비디오를 만든
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I want to introduce the creators, Alex and Daniel, who created this video.
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알렉스와 다니엘을 소개합니다.
(박수)
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(Applause)
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So before I play this video,
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이 비디오를 실행하기 전에,
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I want to tell you that they created it in the last three days,
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크리스로부터 전화를 받고 3일만에
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after getting a call from Chris.
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이 작품을 만들었다는 것을 말씀 드리고 싶습니다.
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And the robots that play in the video are completely autonomous.
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비디오 상영되는 로봇들은
완전히 자율적으로 움직입니다.
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You will see nine robots play six different instruments.
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6개의 서로 다른 악기를 다루는 9개의 로봇들을 보실겁니다.
물론 TED 2012를 위해서 만들었습니다.
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And of course, it's made exclusively for TED 2012.
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자 보시죠.
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Let's watch.
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(Sound of air escaping from valve)
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(Music)
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(Whirring sound)
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(Music)
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(음악)
(박수)
16:24
(Applause) (Cheers)
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