Robots that fly ... and cooperate | Vijay Kumar

2,174,801 views ・ 2012-03-01

TED


Vui lòng nhấp đúp vào phụ đề tiếng Anh bên dưới để phát video.

Translator: Lam Nguyen Reviewer: Mai Tran
Chào buổi sáng.
Hôm nay tôi sẽ nói về những quả bóng hơi tự động.
00:20
Good morning.
0
20566
1159
00:22
I'm here today to talk about autonomous flying beach balls.
1
22853
4153
(Cười)
À nhưng không, mà về những con robot biết bay như thế này cơ.
00:27
(Laughter)
2
27030
1008
00:28
No, agile aerial robots like this one.
3
28062
2865
Tôi muốn nói một chút về các trở ngại khi làm ra những robot như vậy,
00:31
I'd like to tell you a little bit about the challenges in building these,
4
31624
3460
và các cơ hội tuyệt vời cho việc ứng dụng công nghệ này.
00:35
and some of the terrific opportunities for applying this technology.
5
35108
3392
Những robot này làm ta liên tưởng tới máy bay không người lái.
00:38
So these robots are related to unmanned aerial vehicles.
6
38957
4608
Tuy nhiên, những máy bay mà bạn thấy trên hình rất lớn.
Chúng nặng hàng tấn, nên rất kém linh hoạt.
00:44
However, the vehicles you see here are big.
7
44199
2651
00:47
They weigh thousands of pounds, are not by any means agile.
8
47318
3269
Chúng còn không biết tự vận hành.
Thực tế là, đa số máy bay như thế được điều khiển bởi một đội bay,
00:50
They're not even autonomous.
9
50611
1625
00:52
In fact, many of these vehicles are operated by flight crews
10
52886
4182
bao gồm nhiều phi công,
người điểu khiển các cảm biến,
00:57
that can include multiple pilots,
11
57092
2560
và người điều phối nhiệm vụ.
00:59
operators of sensors,
12
59676
2206
Điều chúng tôi quan tâm là phát triển loại robot này,
01:01
and mission coordinators.
13
61906
1330
01:03
What we're interested in is developing robots like this --
14
63922
2743
và đây là hai bức ảnh khác,
về loại robot thông thường mà bạn có thể mua dễ dàng.
01:06
and here are two other pictures --
15
66689
1690
Đây là những chiếc trực thăng với bốn cánh quạt,
01:08
of robots that you can buy off the shelf.
16
68403
2683
có kích cỡ khoảng một mét,
01:11
So these are helicopters with four rotors,
17
71110
3284
01:14
and they're roughly a meter or so in scale,
18
74418
3690
và nặng vài kilogram.
Chúng tôi lắp thêm cảm biến và bộ xử lý cho chúng,
01:18
and weigh several pounds.
19
78132
1460
01:20
And so we retrofit these with sensors and processors,
20
80076
3355
giúp những robot này có thể bay trong nhà
mà không cần GPS.
01:23
and these robots can fly indoors.
21
83455
2206
Chú robot mà tôi đang cầm trên tay
01:25
Without GPS.
22
85685
1319
là một trong số đó,
01:27
The robot I'm holding in my hand
23
87457
1888
chúng được làm bởi hai sinh viên,
01:29
is this one,
24
89369
1650
Alex và Daniel.
01:31
and it's been created by two students,
25
91043
3143
Nó nhẹ hơn nửa lạng một chút ( khoảng 45g),
01:34
Alex and Daniel.
26
94210
1648
01:36
So this weighs a little more than a tenth of a pound.
27
96493
3115
và tiêu thụ công suất khoảng 15 Watts.
Và bạn thấy là, đường kính của nó khoảng 20 cm.
01:39
It consumes about 15 watts of power.
28
99632
2579
01:42
And as you can see, it's about eight inches in diameter.
29
102235
2833
Hãy để tôi hướng dẫn nhanh bạn
về cách con robot này hoạt động.
01:46
So let me give you just a very quick tutorial
30
106330
2595
Nó có bốn cánh quạt.
01:48
on how these robots work.
31
108949
1666
Nếu bạn quay các cánh quạt này với cùng tốc độ,
chú robot sẽ bay lơ lửng.
01:51
So it has four rotors.
32
111043
1193
01:52
If you spin these rotors at the same speed,
33
112260
2048
Nếu bạn tăng tốc tất cả cánh quạt,
01:54
the robot hovers.
34
114332
1199
01:56
If you increase the speed of each of these rotors,
35
116420
3636
thì nó sẽ bay lên nhanh dần.
Đương nhiên, nếu chú robot bị nghiêng,
02:00
then the robot flies up, it accelerates up.
36
120080
2539
lệch so với phương ngang,
02:02
Of course, if the robot were tilted,
37
122643
2432
thì nó sẽ bay lệch theo hướng đó.
02:05
inclined to the horizontal,
38
125099
1310
02:06
then it would accelerate in this direction.
39
126433
2803
Nên để làm nó nghiêng đi,
ta có hai cách làm.
02:09
So to get it to tilt,
40
129686
1413
Trong bức hình này, bạn thấy là cánh quạt 4 quay nhanh hơn,
02:11
there's one of two ways of doing it.
41
131123
2093
02:13
So in this picture, you see that rotor four is spinning faster
42
133240
3636
và cánh quạt 2 quay chậm hơn.
Khi điều đó xảy ra,
02:16
and rotor two is spinning slower.
43
136900
1968
sẽ xuất hiện mômen động lượng làm nó quay.
02:18
And when that happens,
44
138892
1560
02:20
there's a moment that causes this robot to roll.
45
140476
3051
Với cách còn lại,
nếu bạn tăng tốc cánh quạt 3 và giảm tốc cánh quạt 1,
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
thì chú robot sẽ lao về phía trước.
Và cuối cùng là,
02:31
then the robot pitches forward.
48
151377
1859
nếu bạn xoay cặp cánh đối diện nhau
02:33
And then finally,
49
153820
1168
nhanh hơn cặp còn lại,
02:35
if you spin opposite pairs of rotors
50
155012
2894
thì chú robot sẽ xoay vòng quanh trục thẳng đứng.
02:37
faster than the other pair,
51
157930
1692
Một bộ xử lý tích hợp
02:39
then the robot yaws about the vertical axis.
52
159646
2721
sẽ đánh giá xem chuyển động nào cần được thực hiện
02:42
So an on-board processor
53
162391
1460
02:43
essentially looks at what motions need to be executed
54
163875
3307
và phối hợp với các chuyển động này,
và tính toán các lệnh cần gửi tới động cơ,
02:47
and combines these motions,
55
167206
1970
600 lệnh một giây.
02:49
and figures out what commands to send to the motors --
56
169200
3110
Đó cơ bản là cách robot này hoạt động.
02:52
600 times a second.
57
172334
1412
Một trong những ưu điểm của thiết kế này
02:53
That's basically how this thing operates.
58
173770
1969
là khi bạn thu nhỏ kích thước nó lại,
02:56
So one of the advantages of this design
59
176247
2142
chú robot dĩ nhiên trở nên linh hoạt hơn.
02:58
is when you scale things down,
60
178413
1899
Chúng ta gọi R là độ dài riêng của chú robot.
03:00
the robot naturally becomes agile.
61
180336
2318
03:03
So here, R is the characteristic length of the robot.
62
183194
4063
Thật ra đó là nửa đường kính của nó.
Có rất nhiều thông số vật lý thay đổi khi bạn giảm R.
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
Thông số quan trọng nhất là mômen quán tính,
03:14
The one that's most important is the inertia,
65
194968
2631
hoặc độ cản trở chuyển động.
Ta biết rằng, mômen quán tính, thứ ảnh hưởng lớn tới chuyển động quay,
03:17
or the resistance to motion.
66
197623
1921
03:19
So it turns out the inertia, which governs angular motion,
67
199568
4476
tỉ lệ với hàm luỹ thừa bậc năm của R.
Nên nếu bạn làm R càng nhỏ,
03:24
scales as a fifth power of R.
68
204068
2600
thì mômen quán tính càng giảm nhiều.
03:27
So the smaller you make R,
69
207046
1696
03:28
the more dramatically the inertia reduces.
70
208766
2317
Kết quả là, gia tốc góc,
03:31
So as a result, the angular acceleration,
71
211956
2935
biểu thị bằng ký tự Hy Lạp "alpha,"
tỷ lệ với một chia R.
03:34
denoted by the Greek letter alpha here,
72
214915
2039
Nó tỉ lệ nghịch với R.
03:36
goes as 1 over R.
73
216978
1619
Bạn làm nó càng nhỏ thì nó xoay càng nhanh.
03:38
It's inversely proportional to R.
74
218621
1729
03:40
The smaller you make it, the more quickly you can turn.
75
220374
2770
Bạn sẽ thấy rõ hơn trong các video này.
Ở góc dưới bên phải, bạn thấy một robot đang biểu diễn xoay 360 độ
03:44
So this should be clear in these videos.
76
224219
1961
03:46
On the bottom right, you see a robot performing a 360-degree flip
77
226204
4459
trong vòng chưa đến nửa giây.
Sẽ lâu hơn một chút khi xoay nhiều vòng.
03:50
in less than half a second.
78
230687
1548
03:52
Multiple flips, a little more time.
79
232656
2580
Quá trình diễn ra trên bảng mạch
là nhận phản hồi từ gia tốc kế và con quay hồi chuyển,
03:56
So here the processes on board
80
236259
1881
và tính toán, như tôi đã nói,
03:58
are getting feedback from accelerometers and gyros on board,
81
238164
3184
đưa ra khoảng 600 lệnh mỗi giây,
04:01
and calculating, like I said before,
82
241372
2118
để giữ thăng bằng cho robot.
04:03
commands at 600 times a second,
83
243514
1809
Ở bên trái, bạn thấy Daniel đang tung chú robot lên không,
04:05
to stabilize this robot.
84
245347
1889
04:07
So on the left, you see Daniel throwing this robot up into the air,
85
247607
3350
Nó cho thấy sự điều khiển tốt đến mức nào.
Dù bạn tung nó như thế nào,
04:10
and it shows you how robust the control is.
86
250981
2027
robot vẫn lấy lại thăng bằng và bay trở lại phía anh ấy.
04:13
No matter how you throw it,
87
253032
1310
04:14
the robot recovers and comes back to him.
88
254366
2912
Vậy vì sao cần chế tạo robot như thế?
Những robot thế này có rất nhiều ứng dụng.
04:18
So why build robots like this?
89
258881
1777
Bạn có thể gửi chúng vào trong các toà nhà
04:21
Well, robots like this have many applications.
90
261079
2571
với vai trò tìm kiếm và xác định các mối đe doạ,
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
có thể là tìm các rò rỉ hóa học,
04:30
maybe look for biochemical leaks,
93
270304
3301
rò rỉ khí ga.
Bạn cũng có thể ứng dụng chúng trong xây dựng.
04:33
gaseous leaks.
94
273629
1151
04:35
You can also use them for applications like construction.
95
275102
3714
Đây là các robot đang mang những thanh dầm, trụ
04:38
So here are robots carrying beams, columns
96
278840
4524
và lắp chúng thành cấu trúc khối hộp.
Tôi sẽ nói thêm một chút về điều này.
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
Những robot này có thể được dùng để chuyển hàng.
04:48
The robots can be used for transporting cargo.
99
288695
2541
Một vấn đề của những chú robot nhỏ này
04:51
So one of the problems with these small robots
100
291583
3113
là tải trọng tối đa của chúng.
Nên bạn có thể muốn nhiều chú robot cùng mang các tải trọng.
04:54
is their payload-carrying capacity.
101
294720
2001
04:56
So you might want to have multiple robots carry payloads.
102
296745
3017
Đây là một hình ảnh từ thử nghiệm mới đây,
thật ra chúng không mới nữa...
05:00
This is a picture of a recent experiment we did --
103
300746
2355
Ở Sendai, thời gian ngắn sau trận động đất.
05:03
actually not so recent anymore --
104
303125
1595
05:04
in Sendai, shortly after the earthquake.
105
304744
2492
Các robot thế này có thể được cử vào trong những tòa nhà bị đổ,
05:07
So robots like this could be sent into collapsed buildings,
106
307938
3191
để đánh giá thiệt hại sau thảm họa thiên nhiên,
hoặc gửi vào lò phản ứng hạt nhân
05:11
to assess the damage after natural disasters,
107
311153
2891
để vẽ bản đồ các mức phóng xạ.
05:14
or sent into reactor buildings,
108
314068
1582
05:15
to map radiation levels.
109
315674
1619
Bài toán cơ bản nhất mà các robot cần giải quyết
05:19
So one fundamental problem that the robots have to solve
110
319583
3521
nếu chúng được tự động hóa,
là cơ bản phải tìm ra cách để đi từ điểm A tới điểm B.
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
Đây là thử thách không nhỏ,
vì cách vận hành của loại robot này rất phức tạp.
05:28
So this gets a little challenging,
113
328937
1667
05:30
because the dynamics of this robot are quite complicated.
114
330628
3007
Thật ra, chúng sống trong không gian 12 chiều.
05:33
In fact, they live in a 12-dimensional space.
115
333659
2492
Nên chúng tôi dùng một cách.
Chúng tôi lấy không gian cong 12 chiều này
05:36
So we use a little trick.
116
336524
1444
05:37
We take this curved 12-dimensional space,
117
337992
3413
và chuyển đổi nó thành một không gian phẳng 4 chiều.
05:41
and transform it into a flat, four-dimensional space.
118
341429
3894
Không gian phẳng 4 chiều này gồm các trục x, y, z
05:45
And that four-dimensional space consists of X, Y, Z,
119
345347
3071
và vector góc quay.
Nên những gì robot làm,
là tính toán thứ mà chúng tôi gọi là Quỹ đạo thăng bằng tối ưu.
05:48
and then the yaw angle.
120
348442
1412
05:49
And so what the robot does,
121
349878
1358
05:51
is it plans what we call a minimum-snap trajectory.
122
351260
3976
Nhắc lại bạn một chút vật lý,
bạn có toạ độ, đạo hàm của nó là vận tốc,
05:56
So to remind you of physics:
123
356209
1397
và gia tốc;
05:57
You have position, derivative, velocity;
124
357630
2054
nếu khi bay, nó bị xóc,
05:59
then acceleration;
125
359708
1856
nó sẽ mất thăng bằng.
06:01
and then comes jerk,
126
361588
2101
Nên robot cố gắng giảm tối đa việc mất thăng bằng.
06:03
and then comes snap.
127
363713
1420
06:05
So this robot minimizes snap.
128
365578
2452
Vì vậy kết quả là,
nó tạo ra chuyển động cân bằng và nhịp nhàng.
06:08
So what that effectively does,
129
368800
1436
Và nó biết tránh các chướng ngại vật.
06:10
is produce a smooth and graceful motion.
130
370260
2624
06:12
And it does that avoiding obstacles.
131
372908
2842
Sau đó quỹ đạo cân bằng tối ưu trong không gian phẳng được ánh xạ ngược,
06:16
So these minimum-snap trajectories in this flat space are then transformed
132
376313
3563
trở lại không gian phức tạp 12 chiều,
06:19
back into this complicated 12-dimensional space,
133
379900
3325
tại đó robot phải tính toán để điều khiển và thực hiện lệnh.
06:23
which the robot must do for control and then execution.
134
383249
2986
Để tôi cho bạn xem một vài ví dụ
minh hoạ cho quỹ đạo cân bằng tối ưu này.
06:26
So let me show you some examples
135
386749
1540
Trong video đầu tiên,
06:28
of what these minimum-snap trajectories look like.
136
388313
2777
bạn sẽ thấy robot đi từ điểm A đến điểm B,
06:31
And in the first video,
137
391114
1151
xuyên qua điểm trung gian.
06:32
you'll see the robot going from point A to point B,
138
392289
2729
(Tiếng động cơ)
06:35
through an intermediate point.
139
395042
1623
06:36
(Whirring noise)
140
396990
2730
Robot có khả năng tự di chuyển trên mọi quỹ đạo cong khác nhau.
06:43
So the robot is obviously capable of executing any curve trajectory.
141
403377
3621
Đây là các quỹ đạo tròn,
tại đó robot chịu gia tốc hướng tâm khoảng 2 g.
06:47
So these are circular trajectories,
142
407022
1714
06:48
where the robot pulls about two G's.
143
408760
2500
Một camera bắt chuyển động được gắn trên đầu robot
06:52
Here you have overhead motion capture cameras on the top
144
412844
3702
cho phép robot tự định vị với tần số 100 lần mỗi giây.
06:56
that tell the robot where it is 100 times a second.
145
416570
3206
Nó giúp robot nhận biết vị trí chướng ngại vật,
06:59
It also tells the robot where these obstacles are.
146
419800
2436
Và nếu các chướng ngại di động.
Bạn thấy Daniel đang ném lên một chiếc vòng,
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
robot sẽ tính toán vị trí chiếc vòng đó,
07:07
while the robot is calculating the position of the hoop,
149
427871
2659
và tìm cách vượt qua chướng ngại.
07:10
and trying to figure out how to best go through the hoop.
150
430554
2880
Là các nhà khoa học,
chúng tôi được rèn luyện để vượt qua chướng ngại,
07:14
So as an academic,
151
434002
1234
và kêu gọi ủng hộ cho nghiên cứu
07:15
we're always trained to be able to jump through hoops
152
435260
2528
nhờ những con robot như thế này.
07:17
to raise funding for our labs,
153
437812
1485
(Vỗ tay)
07:19
and we get our robots to do that.
154
439321
1915
07:21
(Applause)
155
441260
6365
Một khả năng khác của các robot là
Nó ghi nhớ các quỹ đạo
07:28
So another thing the robot can do
156
448524
1611
mà nó tự học được hoặc đã được lập trình sẵn.
07:30
is it remembers pieces of trajectory
157
450159
2077
07:32
that it learns or is pre-programmed.
158
452260
2904
Bạn có thể thấy robot đang phối hợp 1 chuyển động để tăng đà quay
07:35
So here, you see the robot combining a motion that builds up momentum,
159
455466
4770
và đổi góc bay linh hoạt rồi trở lại hình dáng cũ.
07:40
and then changes its orientation and then recovers.
160
460260
2976
Nó làm như vậy vì cái khe cửa sổ đó
chỉ lớn hơn chiều rộng của robot một chút.
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
Giống như một vận động viên đang đứng trên ván nhảy,
anh ta nhảy lên rất cao để tăng động lượng
07:51
So just like a diver stands on a springboard
163
471050
2753
cuộn mình xoay tròn khoảng hai vòng rưỡi,
07:53
and then jumps off it to gain momentum,
164
473827
2453
và quay về tư thế cũ,
07:56
and then does this pirouette, this two and a half somersault through
165
476304
3229
con robot này cũng tương tự.
07:59
and then gracefully recovers,
166
479557
1402
Nó biết cách kết hợp nhiều chuyển động trên các quỹ đạo khác nhau
08:00
this robot is basically doing that.
167
480983
1698
08:02
So it knows how to combine little bits and pieces of trajectories
168
482705
3080
để làm các thao tác phức tạp.
08:05
to do these fairly difficult tasks.
169
485809
2999
Tôi vẫn muốn cải tiến nó.
Một bất lợi của những con robot này là chúng quá nhỏ.
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
Tôi đã nói với bạn là
chúng tôi muốn sử dụng chúng với số lượng lớn,
08:15
And I told you earlier
172
495654
1152
để bù trừ kích cỡ nhỏ bé của chúng.
08:16
that we may want to employ lots and lots of robots
173
496830
2349
Khó khăn là:
08:19
to overcome the limitations of size.
174
499203
2033
Làm sao để điều hành chúng với số lượng lớn như vậy?
08:22
So one difficulty is:
175
502010
1574
Vì vậy, chúng tôi quan sát ngoài tự nhiên.
08:23
How do you coordinate lots of these robots?
176
503608
2793
Tôi muốn các bạn xem video về cách loài kiến sa mạc Aphaenogaster,
08:26
And so here, we looked to nature.
177
506425
1811
08:28
So I want to show you a clip of Aphaenogaster desert ants,
178
508544
4608
trong phòng thí nghiệm của giáo sư Pratt, hợp tác mang vật nặng.
08:33
in Professor Stephen Pratt's lab, carrying an object.
179
513176
3388
Chúng đang mang miếng vỏ cây sung.
Bạn chỉ cần bôi nhựa sung lên một vật nào đó,
08:36
So this is actually a piece of fig.
180
516588
1715
và đàn kiến sẽ tha nó về tổ.
08:38
Actually you take any object coated with fig juice,
181
518327
2400
Bạn thấy đó, đàn kiến này không được trực tiếp chỉ huy.
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
Chúng cảm nhận vị trí của nhau.
Không có trao đổi trực tiếp nào diễn ra.
08:46
They sense their neighbors.
184
526487
1547
Nhưng chúng cảm nhận được nhau
08:48
There's no explicit communication.
185
528058
2285
và cảm nhận được vật chúng đang mang,
08:50
But because they sense the neighbors
186
530367
1739
vậy phải có một dạng chỉ dẫn ngầm nào đó trong toàn đội.
08:52
and because they sense the object,
187
532130
1776
08:53
they have implicit coordination across the group.
188
533930
2830
Đây chính là thứ chúng tôi muốn những con robot có.
08:57
So this is the kind of coordination we want our robots to have.
189
537474
3420
Giả sử ta có một robot đang đứng cạnh nhiều robot khác.
09:01
So when we have a robot which is surrounded by neighbors --
190
541569
4778
Hãy xem xét robot i và j.
Chúng tôi muốn những robot này
09:06
and let's look at robot I and robot J --
191
546371
2229
tự theo dõi khoảng cách giữa chúng
09:08
what we want the robots to do,
192
548624
1548
khi chúng bay thành đội hình.
09:10
is to monitor the separation between them,
193
550196
2111
Chúng tôi muốn chắc chắn rằng
09:12
as they fly in formation.
194
552331
1905
khoảng cách này nằm trong khoảng cho phép.
09:14
And then you want to make sure
195
554537
1481
Một lần nữa, chúng theo dõi điều này
09:16
that this separation is within acceptable levels.
196
556042
2904
và tính toán khoảng 100 lệnh điều khiển mỗi giây,
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
sau đó chúng chuyển thành lệnh di chuyển
600 lần mỗi giây.
09:25
which then translates into motor commands,
199
565968
2023
Việc này cần được mỗi thành viên trong đội hình tự thực hiện.
09:28
600 times a second.
200
568015
1215
09:29
So this also has to be done in a decentralized way.
201
569254
3222
Nếu bạn có rất nhiều con robot khác nhau,
bạn không thể dùng một bộ não trung tâm để xử lý hết các thông tin
09:32
Again, if you have lots and lots of robots,
202
572785
2334
09:35
it's impossible to coordinate all this information centrally
203
575143
3277
với tốc độ đủ nhanh khi chúng thực hiện nhiệm vụ.
09:38
fast enough in order for the robots to accomplish the task.
204
578444
3177
Hơn nữa, các robot chỉ được phép tính toán dựa trên các thông tin tại chỗ,
09:41
Plus, the robots have to base their actions only on local information --
205
581645
4348
là những thứ chúng cảm giác được từ các con khác.
Cuối cùng,
09:46
what they sense from their neighbors.
206
586017
2119
chúng tôi không muốn các robot biết thông tin cá nhân của những con khác.
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
Chúng tôi gọi đó là sự Ẩn danh.
09:53
So this is what we call anonymity.
209
593694
2117
Tôi muốn các bạn xem video tiếp theo về cách 20 con robot cỡ nhỏ này
09:57
So what I want to show you next is a video of 20 of these little robots,
210
597258
6417
bay theo đội hình.
Chúng tự theo dõi vị trí của nhau.
10:03
flying in formation.
211
603699
1537
Chúng giữ đội hình bay.
10:06
They're monitoring their neighbors' positions.
212
606144
2896
Đội hình bay có thể thay đổi.
10:09
They're maintaining formation.
213
609064
1902
Chúng có thể bay trên một mặt phẳng
10:10
The formations can change.
214
610990
1780
hoặc trong không gian.
10:12
They can be planar formations,
215
612794
1679
Bạn thấy đó,
10:14
they can be three-dimensional formations.
216
614497
2103
chúng đang chuyển đội hình từ một mặt phẳng sang toàn không gian.
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
Để bay qua chướng ngại vật,
chúng sẽ điều chỉnh đội hình khi bay.
10:22
And to fly through obstacles,
219
622407
1531
10:23
they can adapt the formations on the fly.
220
623962
2952
Khi bay, chúng sẽ ở rất sát nhau.
Bạn đang thấy ở đội hình bay hình số 8 này,
10:28
So again, these robots come really close together.
221
628026
2463
khoảng cách giữa chúng là dưới 10cm.
10:30
As you can see in this figure-eight flight,
222
630513
2388
Mặc dù bị ảnh hưởng bởi dòng không khí do cánh quạt các robot khác gây ra,
10:32
they come within inches of each other.
223
632925
1984
10:35
And despite the aerodynamic interactions with these propeller blades,
224
635377
4317
chúng vẫn duy trì đội hình ổn định.
(Vỗ tay)
10:39
they're able to maintain stable flight.
225
639718
2148
10:41
(Applause)
226
641890
6896
Khi đã biết cùng nhau bay theo đội hình,
bạn có thể cùng nhau di chuyển các vật nặng.
10:49
So once you know how to fly in formation,
227
649246
1999
Điều này cho thấy chúng tôi có thể tăng gấp hai, gấp ba, gấp bốn
10:51
you can actually pick up objects cooperatively.
228
651269
2216
10:53
So this just shows that we can double, triple, quadruple
229
653509
4577
khả năng của robot,
chỉ bằng việc dạy chúng cách hợp tác, như bạn đã thấy.
10:58
the robots' strength,
230
658110
1158
Làm cách này có một bất lợi, đó là khi bạn tăng kích thước robot...
10:59
by just getting them to team with neighbors, as you can see here.
231
659292
3077
11:02
One of the disadvantages of doing that is, as you scale things up --
232
662393
4142
Giả sử có nhiều robot đang cùng mang một vật rất nặng.
bạn sẽ phải tăng kích thước, hay quán tính của chúng.
11:06
so if you have lots of robots carrying the same thing,
233
666559
2564
Khi đó sẽ phải đánh đổi: Chúng sẽ kém nhanh nhẹn hơn.
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
Nhưng bạn sẽ được lợi vì chúng có thể mang vật nặng hơn.
11:14
But you do gain in terms of payload-carrying capacity.
236
674978
3096
Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi đã đạt được vài thành công khác.
Đây là kết quả của nghiên cứu sinh Quentin Lindsey.
11:18
Another application I want to show you -- again, this is in our lab.
237
678098
3215
11:21
This is work done by Quentin Lindsey, who's a graduate student.
238
681337
3165
Thuật toán anh ấy viết dạy cho robot
cách tự động lắp ghép các khối hộp chữ nhật
11:24
So his algorithm essentially tells these robots
239
684526
2620
11:27
how to autonomously build cubic structures
240
687170
4072
từ các thanh thép có sẵn.
11:31
from truss-like elements.
241
691266
1970
Thuật toán đó dạy robot nên lấy cái gì,
11:34
So his algorithm tells the robot what part to pick up,
242
694441
3760
đặt chúng ở đâu và khi nào...
Bạn thấy trong video này...
11:38
when, and where to place it.
243
698225
1825
Nó đang được tua nhanh 14 lần...
11:40
So in this video you see --
244
700471
1483
Bạn đang thấy các robot đang tạo nên 3 cấu trúc khác nhau.
11:41
and it's sped up 10, 14 times --
245
701978
2024
Một lần nữa, mọi thứ vận hành tự động,
11:44
you see three different structures being built by these robots.
246
704026
3089
mọi việc Quentin phải làm
11:47
And again, everything is autonomous,
247
707139
2026
là cho robot xem bản thiết kế của cấu trúc anh ta muốn xây.
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
Mọi thí nghiệm mà các bạn đã theo dõi,
11:56
So all these experiments you've seen thus far,
250
716925
2811
tất cả các mô phỏng này,
đều được thực hiện nhờ sự giúp đỡ của camera bắt chuyển động.
11:59
all these demonstrations,
251
719760
1350
12:01
have been done with the help of motion-capture systems.
252
721134
3102
Vậy, điều gì sẽ xảy ra khi bạn rời phòng thí nghiệm
và ra thế giới bên ngoài?
12:05
So what happens when you leave your lab,
253
725029
2507
Nếu không có GPS thì sao?
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
Các robot đã được trang bị một camera,
12:12
So this robot is actually equipped with a camera,
256
732755
4337
một bộ cảm biến khoảng cách và một máy quét laser.
Chúng dùng các thiết bị đó để dựng bản đồ môi trường xung quanh.
12:17
and a laser rangefinder, laser scanner.
257
737116
2373
12:20
And it uses these sensors to build a map of the environment.
258
740140
3920
Bản đồ đó bao gồm nhiều thứ,
ví dụ như cửa ra vào, cửa sổ, con người, các đồ dùng...
12:24
What that map consists of are features --
259
744084
3286
12:27
like doorways, windows, people, furniture --
260
747394
3871
và robot sẽ biết vị trí tương đối của nó
so với các vật xung quanh.
12:31
and it then figures out where its position is,
261
751289
2143
Không có máy chủ định hướng nào hết.
12:33
with respect to the features.
262
753456
1401
Hệ thống định hướng được đặt ở trong mỗi con robot,
12:34
So there is no global coordinate system.
263
754881
2210
cho nó biết vị trí và phương hướng.
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
Nó giúp robot định hướng môi trường và chướng ngại vật.
12:42
And it navigates with respect to those features.
266
762575
2755
Tôi muốn các bạn xem 1 video
nói về thuật toán được phát triển bởi Frank Shen và giáo sư Nathan Michael,
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
bạn đang thấy con robot lần đầu tiên vào một ngôi nhà,
12:51
that shows this robot entering a building for the very first time,
269
771736
3769
nó đang tự vẽ bản đồ trong lúc bay.
12:55
and creating this map on the fly.
270
775529
2422
Robot sẽ phân tích các chi tiết bên trong ngôi nhà,
12:58
So the robot then figures out what the features are,
271
778642
3158
và phác hoạ bản đồ.
Nó phân tích vị trí tương đối của mình trong môi trường xung quanh,
13:01
it builds the map,
272
781824
1151
13:02
it figures out where it is with respect to the features,
273
782999
2967
và tự ước lượng toạ độ 100 lần mỗi giây.
13:05
and then estimates its position 100 times a second,
274
785990
3948
Điều đó cho phép chúng tôi dùng thuật toán điều khiển tôi vừa kể trên.
13:09
allowing us to use the control algorithms that I described to you earlier.
275
789962
3818
Thực ra con robot này đang bị Frank điều khiển từ xa,
13:13
So this robot is actually being commanded remotely by Frank,
276
793804
4433
nhưng tự nó cũng có thể tìm đường đi.
13:18
but the robot can also figure out where to go on its own.
277
798261
3539
Hãy giả sử tôi phải vào một căn nhà,
mà tôi không hề biết cấu trúc của nó.
13:22
So suppose I were to send this into a building,
278
802125
2207
Tôi sẽ cho robot vào trước,
13:24
and I had no idea what this building looked like.
279
804356
2302
dựng bản đồ,
13:26
I can ask this robot to go in,
280
806682
1444
sau đó quay lại và cho tôi biết cấu trúc của nó.
13:28
create a map,
281
808150
1904
Vậy là robot không chỉ biết giải quyết các vấn đề như
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
làm thế nào để đi từ điểm A tới điểm B trong bản đồ,
nó còn luôn tìm ra điểm B tối ưu, hay đích đến tốt nhất mọi.
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
Về cơ bản là nó biết đi tới đâu,
biết cách xoay sở với lượng thông tin ít nhất có thể,
13:43
So essentially it knows where to go
286
823240
2054
và đó là cách nó dựng bản đồ.
13:45
to look for places that have the least information,
287
825318
2785
Và tôi muốn nói với bạn về ứng dụng của loại robot này.
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
Ta có thể làm nhiều thứ nhờ những công nghệ này.
13:54
And there are many applications of this technology.
290
834982
2524
Tôi là một giáo sư, và chúng ta đều đam mê việc giáo dục.
Các robot như thế sẽ thay đổi hoàn toàn hệ thống giáo dục 12 năm của ta.
13:57
I'm a professor, and we're passionate about education.
291
837823
2548
14:00
Robots like this can really change the way we do K-12 education.
292
840395
3936
Chúng ta đang ở nam California,
khá gần Los Angeles,
14:04
But we're in Southern California,
293
844355
1825
vậy để "nhập gia tuỳ tục," tôi sẽ kết luận vấn đề theo cách vui vẻ nhất.
14:06
close to Los Angeles,
294
846204
1833
14:08
so I have to conclude with something focused on entertainment.
295
848061
3250
Tôi muốn kết thúc bằng một bài hát.
Tôi muốn giới thiệu Alex và Daniel, những người đã làm video này.
14:12
I want to conclude with a music video.
296
852407
1834
14:14
I want to introduce the creators, Alex and Daniel, who created this video.
297
854265
4714
(Vỗ tay)
14:19
(Applause)
298
859003
6878
Trước khi các bạn xem,
tôi muốn nói rằng, họ đã làm video này ba ngày trước
14:25
So before I play this video,
299
865905
1434
14:27
I want to tell you that they created it in the last three days,
300
867363
3197
sau khi Chris gọi điện cho họ.
Và những robot trong video này chơi nhạc hoàn toàn tự động.
14:30
after getting a call from Chris.
301
870584
1652
14:32
And the robots that play in the video are completely autonomous.
302
872743
3817
Bạn sẽ xem chín chú robot chơi sáu loại nhạc cụ khác nhau.
14:36
You will see nine robots play six different instruments.
303
876584
3502
Đặc biệt, video này được làm đặc biệt để chào mừng TED 2012.
14:40
And of course, it's made exclusively for TED 2012.
304
880697
2971
Hãy cùng xem nào!
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
16:24
(Applause) (Cheers)
310
984029
5984
Về trang web này

Trang web này sẽ giới thiệu cho bạn những video YouTube hữu ích cho việc học tiếng Anh. Bạn sẽ thấy các bài học tiếng Anh được giảng dạy bởi các giáo viên hàng đầu từ khắp nơi trên thế giới. Nhấp đúp vào phụ đề tiếng Anh hiển thị trên mỗi trang video để phát video từ đó. Phụ đề cuộn đồng bộ với phát lại video. Nếu bạn có bất kỳ nhận xét hoặc yêu cầu nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi bằng biểu mẫu liên hệ này.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7