Невероятната атлетична сила на квадракоптерите
-
0:11 - 0:14Какво означава за една машина да е атлетична?
-
0:14 - 0:17Ще демонстрираме концепцията за машинен атлетизъм
-
0:17 - 0:19и проучванията да бъде постигнат
-
0:19 - 0:22с помощта на тези летящи машини наречени квадракоптери
-
0:22 - 0:24или куади, за кратко.
-
0:26 - 0:28Куадът е наоколо от дълго време.
-
0:28 - 0:30Причината за популярността им тези дни
-
0:30 - 0:32е че са машинно прости.
-
0:32 - 0:34Чрез контролиране на скоростта на тези 4ри пропелера
-
0:34 - 0:37машните могат да се търкалят, накланят
-
0:37 - 0:40и ускоряват около обичайната им ориентация.
-
0:40 - 0:43На борда си също имат батерия, процесор,
-
0:43 - 0:47няколко сензора и wireless радио.
-
0:47 - 0:51Куадът е изключително гъвкав, но тази гъвкавост идва с цена.
-
0:51 - 0:54Те са нестабилни и имат нужда от някакъв вид
-
0:54 - 0:58автоматична обратна връзка, за да могат да летят.
-
1:04 - 1:07Как направих това?
-
1:07 - 1:09Камери на тавана и лаптоп
-
1:09 - 1:11служат като вътрешен GPS.
-
1:11 - 1:14Използва се, за да локализира обекти в пространството
-
1:14 - 1:16които имат от тези рефлективни маркери по себе си.
-
1:16 - 1:18Данни се пращат до друг лаптоп след това,
-
1:18 - 1:20който изчислява и контролира алгоритмите,
-
1:20 - 1:22които от своя страна пращат команди до куада,
-
1:22 - 1:26който също изчислява и контролира алгоритми.
-
1:29 - 1:32В голямата си част нашето проучване е за тези алгоритми.
-
1:32 - 1:36Те са магията, която оживява машините.
-
1:36 - 1:38Как се изработват тези алгоритми,
-
1:38 - 1:40които правят от машината атлет?
-
1:40 - 1:43Използваме така наречения най-общо казано моделно базиран дизайн.
-
1:43 - 1:46Първо взимаме предвид как машината са държи във физически аспект
-
1:46 - 1:48чрез математически модел.
-
1:48 - 1:51След това използваме клон на математиката
-
1:51 - 1:53наречен контролна теория, за да анализираме модела
-
1:53 - 1:57и да синтезираме алгоритми, които го контролират.
-
1:57 - 2:00Например така караме куада да стои на едно място.
-
2:00 - 2:02Първо изчисляваме динамиката
-
2:02 - 2:04чрез набор диференциални уравнения.
-
2:04 - 2:06След това манипулираме уравненията с помощта на
-
2:06 - 2:11на контролната теория, за да създадем алгоритми, които стабилизират куада.
-
2:11 - 2:14Нека ви демонстрирам плюсовете на този подход.
-
2:17 - 2:19Нека предположим, че искаме този куад не само да стои на едно място,
-
2:19 - 2:22но и да балансира върху пръчка.
-
2:22 - 2:24С малко практика
-
2:24 - 2:26това е нещо сравнително лесно за човек,
-
2:26 - 2:28но ние имаме предимството да сме стъпили
-
2:28 - 2:29с два крака на земята
-
2:29 - 2:32и ползваме нашите способни ръце.
-
2:32 - 2:35Става по-трудно,
-
2:35 - 2:37ако стъпя само с един крак
-
2:37 - 2:40и когато не ползвам ръцете си.
-
2:40 - 2:43Забележете рефлективния маркер върху пръчката,
-
2:43 - 2:47който означава, че тя може да бъде локализирана в пространството.
-
2:52 - 2:58(Аплодисменти)
-
2:58 - 3:01Може да видите как куада прави малки настройки,
-
3:01 - 3:03за да продължи да бъде балансиран.
-
3:03 - 3:07Как направихме алгоритмите за това?
-
3:07 - 3:09Добавихме математическия модел на пръчката
-
3:09 - 3:10към този на куада.
-
3:10 - 3:13Когато имаме готовия модел на комбинацията от куад-пръчка
-
3:13 - 3:18можем да използваме контролната теория, за да създадем алгоритмите.
-
3:18 - 3:20Виждате, че е стабилен
-
3:20 - 3:22и дори и да го побутна
-
3:22 - 3:28се връща обратно към добра, балансирана позиция.
-
3:28 - 3:29Бихме могли да добавим към този модел
-
3:29 - 3:32къде бихме искали да бъде куада в пространството.
-
3:32 - 3:35С този пойнтър, направен от рефлективни маркери
-
3:35 - 3:37мога да посоча къде искам куадът да бъде в пространството
-
3:37 - 3:40на определено разстояние от мен.
-
3:55 - 3:58Ключът към тези акробатични умения са алгоритмите
-
3:58 - 4:01направени с помощта на математическите модели
-
4:01 - 4:03и контролната теория.
-
4:03 - 4:05Нека да кажем на куада да се върне
-
4:05 - 4:07и да оставим пръчката да падне,
-
4:07 - 4:08и ще ви демонстрирам важността
-
4:08 - 4:11на разбирането на физическите модели
-
4:11 - 4:15и работата на физическия свят.
-
4:25 - 4:27Забележете как куада изгуби височина,
-
4:27 - 4:29когато поставих тази чаша с вода върху него.
-
4:29 - 4:32За разлика от пръта за балансиране не включих
-
4:32 - 4:34математическия модел на чашата в системата.
-
4:34 - 4:37Всъщност, системата даже не знае, че чашата вода е там.
-
4:37 - 4:40Като преди бих могъл да ползвам пойнтера да кажа на куада
-
4:40 - 4:43къде искам да бъде в пространството.
-
4:43 - 4:53(Аплодисменти)
-
4:53 - 4:55Добре, би трябвало да се питате,
-
4:55 - 4:57защо водата не се излива от чашата?
-
4:57 - 5:00Два факта: първият, че гравитацията действа
-
5:00 - 5:03на всички обекти по един и същ начин.
-
5:03 - 5:05Вторият е че всички перки сочат
-
5:05 - 5:08в посоката на чашата, нагоре.
-
5:08 - 5:11Вземете двете заедно и резултатът е,
-
5:11 - 5:13че всички странични сили действащи на чашата са малки
-
5:13 - 5:16и предимно доминирани от аеродинамични ефекти,
-
5:16 - 5:19което при тази скорост е пренебрежимо.
-
5:23 - 5:25И затова не трябва модел за чашата.
-
5:25 - 5:29Тя естествено не се разлива без значение какво прави куада.
-
5:38 - 5:45(Аплодисменти)
-
5:45 - 5:49Урокът тук е че някои трудни задачи
-
5:49 - 5:51са по-лесни от други
-
5:51 - 5:53и разбирането на физичните процеси част от проблема
-
5:53 - 5:56ни казват кои са лесни и кои са по-трудни.
-
5:56 - 5:58В този случай носенето на чаша вода е лесно.
-
5:58 - 6:02Балансирането е трудно.
-
6:02 - 6:03Всички сме чували истории за атлети
-
6:03 - 6:06изпълняващи постижения, докато са физически наранени.
-
6:06 - 6:07Може ли машината също да работи
-
6:07 - 6:10с изключителна физическа повреда?
-
6:10 - 6:12Обичайно са нужни
-
6:12 - 6:16поне четири фиксирани моторни перки за летене,
-
6:16 - 6:18защото има 4 посоки на действие:
-
6:18 - 6:21завъртане, нагоре, надолу и ускорение.
-
6:21 - 6:24Хексакоптерите и октокоптерите, с шест и осем перки,
-
6:24 - 6:25осигуряват резерва,
-
6:25 - 6:27но квадракоптерите са много по-популярни,
-
6:27 - 6:29защото имат минималния нужен брой
-
6:29 - 6:32фиксирани перки: четири.
-
6:32 - 6:34Дали е така?
-
6:49 - 6:52Ако анализираме математическият модел на машината
-
6:52 - 6:54със само две работещи перки
-
6:54 - 7:01научаваме, че има и нетрадиционни начини за летене.
-
7:07 - 7:09Изгубваме контрола върху нагоре/надолу,
-
7:09 - 7:12но завъртане, наляво/надясно и ускорение все още могат да се управляват
-
7:12 - 7:18с алгоритми, които ползват новата конфигурация.
-
7:21 - 7:24Математическия модел ни казва точно кога
-
7:24 - 7:26и защо това е възможно.
-
7:26 - 7:28В този случай, знанието ни позолява да създадем
-
7:28 - 7:30нов вид машинна архитектура
-
7:30 - 7:34или да създадем умни алгоритми, които грациозно да покриват загуби,
-
7:34 - 7:36точно като хора атлети биха били,
-
7:36 - 7:40вместо да строим машини с резервни части.
-
7:40 - 7:42Не можем да не затаим дъх докато гледаме
-
7:42 - 7:45гмуркач акробатично влизащ във водата
-
7:45 - 7:46или състезател по овчарски скок, извит във въздуха,
-
7:46 - 7:48със земята приближаваща се бързо към него.
-
7:48 - 7:51Ще може ли гмуркачът да направи идеалния скок?
-
7:51 - 7:53Ще успее ли скачачът да не закачи летвата?
-
7:53 - 7:54Нека предположим, че искаме куадът ни
-
7:54 - 7:57да направи тройно кълбо и да завърши на същото място
-
7:57 - 7:59от където е започнал.
-
7:59 - 8:01Тази маневра ще стане толкова бързо,
-
8:01 - 8:05че не можем да използваме позиционни данни, за да коригираме по време на изпълнение.
-
8:05 - 8:07Няма достатъчно време.
-
8:07 - 8:11Вместо това, куадът ще го направи на сляпо,
-
8:11 - 8:13ще види как завършва маневрата
-
8:13 - 8:16и след това с тази информация ще модифицира изпълнението,
-
8:16 - 8:18за да направи следващото премятане по-добро.
-
8:18 - 8:20Подобно на гмуркача и скачача
-
8:20 - 8:22само чрез повтаряне и практика
-
8:22 - 8:24ще се научи да изпълнява маневрата
-
8:24 - 8:26възможно най-добре.
-
8:34 - 8:39(Аплодисменти)
-
8:39 - 8:42Да се уцели движеща се топка е нужно умение в много спортове.
-
8:42 - 8:44Как да направим така, че машината
-
8:44 - 8:48да извърши каквото прави атлета, без усилие?
-
9:03 - 9:10(Аплодисменти)
-
9:10 - 9:13Този куад има хилка залепена за главата си
-
9:13 - 9:16чийто правилен център е грубо около размера на ябълка, т.е. не много голям.
-
9:16 - 9:19Прави изчисления на всеки 20 милисекунди
-
9:19 - 9:21или с други думи 50 пъти в секунда.
-
9:21 - 9:24Първо трябва да уточним накъде отива топката.
-
9:24 - 9:26След това изчисляваме как куада трябва да я удари,
-
9:26 - 9:29така че да се върне където е била хвърлена.
-
9:29 - 9:34Трето, траекторията се планира така, че
-
9:34 - 9:37куадът се пренася от позиция си до топката.
-
9:37 - 9:41Четвърто изпълняваме го за 20 милисекунди.
-
9:41 - 9:4420 милисекунди по-късно процеса се повтаря,
-
9:44 - 9:46докато куада удари топката.
-
9:55 - 9:58(Аплодисменти)
-
9:58 - 10:01Машината може не само да изпълни динамични маневри сама
-
10:01 - 10:03тя може да го направи колективно.
-
10:03 - 10:07Тези три куада си кооперират носейки мрежата.
-
10:16 - 10:21(Аплодисменти)
-
10:21 - 10:24Те изпълняват драматична
-
10:24 - 10:26и колективна маневра,
-
10:26 - 10:28за да хвърлят топката обратно към мен.
-
10:28 - 10:31Забележете, че при пълно разтягане куадите са вертикални.
-
10:36 - 10:38(Аплодисменти)
-
10:38 - 10:40В този момент, на пълно разтягане
-
10:40 - 10:43те чувстват около 5 пъти повече напрежение от скачач с бънджи
-
10:43 - 10:47на края на скока си.
-
10:51 - 10:53Алгоритмите за това са много подобни
-
10:53 - 10:57на това, което един куад прави, за да ми върне топката.
-
10:57 - 10:59Математически модели се ползват постоянно, за да препланират
-
10:59 - 11:04кооперативната им стратегия 50 пъти в секунда.
-
11:04 - 11:06Всичко досега бе
-
11:06 - 11:08за машините и техните възможности.
-
11:08 - 11:11Какво би станало ако комбинираме атлетизма на машината
-
11:11 - 11:13с тази на човешко същество?
-
11:13 - 11:17Пред себе си имам комерсиален сензор за жестове
-
11:17 - 11:18ползван главно при компютърни игри.
-
11:18 - 11:20Може да разпознава какво правят моите крайници
-
11:20 - 11:22в реално време.
-
11:22 - 11:24Подобно на маркера, който използвах по-рано,
-
11:24 - 11:27можем да използваме сензора за входни данни в системата.
-
11:27 - 11:29Сега имаме естествен начин за интеракция
-
11:29 - 11:34с движенията на куад-овете чрез моите жестове.
-
12:10 - 12:14(Аплодименти)
-
12:23 - 12:27Интеракцията не е нужно нужно да бъде виртуална. Би могла да е и физическа.
-
12:27 - 12:29Вземете този куад например -
-
12:29 - 12:32той се опитва да остане във фиксирана точка в пространството.
-
12:32 - 12:36Ако го преместя ще се бори с мен
-
12:36 - 12:40и ще се преченти веднага, където иска да е.
-
12:40 - 12:43Можем да променим това поведение, разбира се.
-
12:43 - 12:45Можем да ползваме математически модели,
-
12:45 - 12:48за да оценим силата, която прилагам върху куада.
-
12:48 - 12:51Знаейки тази сила можем да променим законите на физиката,
-
12:51 - 12:55разбира се, доколкото това касае куада.
-
12:55 - 12:58Тук той се държи
-
12:58 - 13:02сякаш е потопен в гъста течност.
-
13:02 - 13:04Сега имаме близък начин
-
13:04 - 13:06за интеракция с машина.
-
13:06 - 13:09Ще използвам тази нова възможност да позиционирам
-
13:09 - 13:11куад с камера на удачно място
-
13:11 - 13:14за заснемане на остатъка от демонстрацията.
-
13:24 - 13:26Можем физически да общуваме с куад-овете
-
13:26 - 13:29и можем да променяме законите на физиката.
-
13:29 - 13:31Нека се позабавляваме с това.
-
13:31 - 13:33Това, което ще видите сега, тези куадове,
-
13:33 - 13:36в началото ще се държат сякаш са на Плутон.
-
13:36 - 13:39С времето гравитацията ще се увеличава,
-
13:39 - 13:41докато не се завърнем на Земята,
-
13:41 - 13:43но ви уверявам че няма да стигнем до там.
-
13:43 - 13:46Добре, започваме.
-
13:53 - 13:57(Смях)
-
14:22 - 14:25(Смях)
-
14:25 - 14:29(Аплодисменти)
-
14:29 - 14:30Ох!
-
14:34 - 14:36Сигурно си мислите -
-
14:36 - 14:38тези момчета се забавляват твърде много
-
14:38 - 14:40и вероятно се питате,
-
14:40 - 14:44защо по-точно те строят тези атлетични машини?
-
14:44 - 14:46Някои скачат на заключението, че ролята на играта
-
14:46 - 14:49в животинското царство е да създава умения.
-
14:49 - 14:51Други смятат, че тя има по-скоро социална роля,
-
14:51 - 14:53да сплотява групата.
-
14:53 - 14:56По подобен начин ние използваме аналогията със спорт и атлетизъм
-
14:56 - 14:59да създаваме нови алгоритми за машините,
-
14:59 - 15:01да ги накараме да достигнат лимита си.
-
15:01 - 15:04Какъв ефект ще има скоростта на машините в живота ни?
-
15:04 - 15:07Като предишните ни създания и иновации
-
15:07 - 15:10те биха могли да се ползват за подобряване на човешкия живот
-
15:10 - 15:12или по грешен и нереден начин.
-
15:12 - 15:14Този избор не е технически,
-
15:14 - 15:16а социален.
-
15:16 - 15:17Нека направим правилния избор,
-
15:17 - 15:20избора който ще донесе най-доброто в бъдещето на машините
-
15:20 - 15:21точно така както атлетизмът и спорта
-
15:21 - 15:24могат да извадят най-доброто от нас.
-
15:24 - 15:27Нека ви представя на магьосниците зад зелената завеса.
-
15:27 - 15:30Те са настоящите членове на изследователския екип "Летящата машина"
-
15:30 - 15:35(Аплодисменти)
-
15:35 - 15:38Federico Augugliaro, Dario Brescianini , Markus Hehn,
-
15:38 - 15:41Sergei Lupashin, Mark Muller и Robin Ritz.
-
15:41 - 15:42Ослушвайте се за тях, предстоят им велики неща.
-
15:42 - 15:44Благодаря ви.
-
15:44 - 15:50(Аплодисменти)
- Title:
- Невероятната атлетична сила на квадракоптерите
- Speaker:
- Рафаело Д'Андреа
- Description:
-
В лаборатория за роботи на TEDGlobal, Рафаело Д'Андреа представя своите летящи квадракоптери, роботи, които мислят като атлети, решавайки физически проблеми чрез алгоритми, които им помагат да се самообучават. В серия от представяния, Д'Андреа показва роботи, които могат да хващат, балансират и правят решения - внимавайте за искам-това-сега представяне на кинетично контролираните куадове.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 16:08
Krystian Aparta approved Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters | ||
Krystian Aparta commented on Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters | ||
Yavor Ivanov accepted Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters | ||
Yavor Ivanov edited Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters | ||
Yavor Ivanov edited Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters | ||
Yavor Ivanov edited Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters | ||
Ger K. edited Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters | ||
Ger K. edited Bulgarian subtitles for The astounding athletic power of quadcopters |
Krystian Aparta
Please try to break long subtitles into two lines (see http://translations.ted.org/wiki/How_to_break_lines). Sometimes, subtitles can be shortened by rephrasing them - see http://translations.ted.org/wiki/How_to_Compress_Subtitles