Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Dankzij een nieuwe regeltechniek uit Delft kunnen drones ook zonder gespecialiseerde sensor bepalen of ze waterpas vliegen of juist een hoek maken met de horizon, precies zoals insecten dat doen. Die standregeling is essentieel voor alles wat vliegt.
Waar zijn boven en beneden en maakt je lichaam een hoek met de horizon? Dankzij ons evenwichtsorgaan weten wij dat meteen, maar voor drones zonder zo’n gespecialiseerd orgaan is het een flinke puzzel om hun hoek ten opzichte van de grond te bepalen en daar grip op te houden. En dat heeft nadelen: zonder deze zogenoemde ‘standregeling’ lig je zo op de grond, zegt hoogleraar bio-geïnspireerde drones Guido de Croon aan de TU Delft.
Lees ook:
Samen met zijn collega’s publiceerde De Croon deze week in het toonaangevende wetenschapsblad Nature een algoritme waarmee drones zonder een versnellingsmeter (die net als je evenwichtsorgaan bepaalt welke richting de zwaartekracht op wijst) toch aan standregeling kunnen doen. Hij liet zich daarbij inspireren door insecten, die ook geen evenwichtsorgaan hebben. Insecten oriënteren zich door een combinatie van kijken naar de omgeving en aanvoelen wanneer ze om hun as draaien. De drones van De Croon gebruiken daar een cameraatje voor.
Optic flow
Door gebruik te maken van het verschijnsel optic flow – kijken in welke richting de wereld om je heen lijkt te bewegen – leerden De Croon en zijn vakgenoten een drone om zich te oriënteren in de lucht. Dat verklaart in een moeite door hoe insecten dat vraagstuk oplossen, en waarom die meer heen en weer schommelen dan drones. De techniek is namelijk niet perfect, waardoor het anders dan met een versnellingsmeter aan boord lastig is om perfect stil te hangen; insecten en de drones die hen nabootsen bewegen daarom altijd iets heen en weer, omdat die beweging helpt bij het oriënteren.
Volgens onafhankelijk expert Graham Taylor, bioloog aan de Universiteit van Oxford, is het werk van De Croon en zijn mede-onderzoekers interessant: “Versnellingsmeters zijn voor drones met het gewicht van een insect sowieso niet zo handig”, reageert de onderzoeker in een commentaar voor Nature. “Die voelen van hun eigen vleugelslagen en vliegbewegingen veel grotere versnellingen dan de zwaartekracht. Standregeling op basis van camerabeeld is dan een goed alternatief.”
Insectgrootte
De meeste drones hebben geen ingewikkelde analyses van de omgeving nodig om hun stand te regelen; zij functioneren prima met een versnellingsmeter, stelt De Croon. Maar voor drones op insectgrootte – bijvoorbeeld de Robobee, 3 centimeter lang en 80 microgram zwaar – zijn die te zwaar.
“Een cameraatje is een stuk lichter dan een versnellingsmeter, en je kunt er nog meer mee”, vertelt De Croon. Obstakels zien bijvoorbeeld, of objecten herkennen en je oriënteren tijdens de landing. Hij ziet kansen voor piepkleine drones: omdat die goedkoop zijn, kunnen ze in grote zwermen geproduceerd worden. “Ze kunnen dan taken aanpakken door samen te werken, bijvoorbeeld om natuurgebieden te monitoren of naar gaslekken te zoeken. Op langere termijn kunnen ze misschien zelfs gewassen in kassen bestuiven.”
Beeld: TU Delft