• 8ste Editie jaarlijkse Canal Catwalk eerbetoon aan Anne Frank

  • Tom Coronel Top 6 op Nürburgring Nordschleife

  • 'Manmade / no human' in Museum aan het Vrijthof

  • Marie-Jeanne van Hövell tot Westerflier bij Eduard Planting

  • Paul Schulten lanceert BLEND voor 19/20

  • Modeshow Sheila de Vries laat mooie tijden herleven

  • Over Edwin Oudshoorn Couture

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7

Bos & Baruch Podcasts

PodCast 4
PodCast 3
PodCast 2
PodCast 1

Kleine zwermdrones van universiteiten kunnen levens redden

  Het was een fantastisch mooi plan van het onderzoekersteam van 3 universiteiten uit ons land en het is hun gelukt ook. Zij keken namelijk naar het gedrag van insecten en bedachten hoe een zwerm van kleine (goedkope) drones bij rampen in onbekend gebied snel dat gebied zouden kunnen binnenvliegen en dan weer met essentiële informatie terug zouden kunnen keren naar het basisstation.

Het waren de knappe koppen van van 3 Nederlandse universiteiten die zich te lieten inspireren door de relatieve eenvoud waarmee insecten hun weg weten te vinden. Deze onderzoekers van de TU Delft, de Universiteit van Liverpool en de Radboud Universiteit Nijmegen hebben een zwerm piepkleine drones gepresenteerd die geheel zelfstandig een onbekende omgeving kan verkennen.

Dit werk, dat op 23 oktober is gepubliceerd in Science Robotics, is een belangrijke stap vooruit binnen het vakgebied van de zwermrobotica. De uitdaging zit hem in het feit dat de piepkleine, 33 gram wegende drones autonoom moeten navigeren met zeer beperkte sensoren en rekencapaciteit. Het gezamenlijke onderzoeksteam heeft de hieraan verbonden obstakels grandioos opgelost.

Insectenzwermen brachten robotici op het idee dat kleine robots hun individuele beperkingen ook overwinnen door als zwerm te opereren. Vergelijkenderwijs zouden zwermen kleine, goedkope robots op die manier ook samen taken kunnen uitvoeren die momenteel buiten de mogelijkheden vallen van grote, individuele robots. Zo zou een zwerm kleine, vliegende drones een rampgebied veel sneller kunnen verkennen dan één grotere drone. Tot nu toe leken dergelijke zwermen toekomstmuziek.

De afgelopen vier jaar heeft een gezamenlijk onderzoeksteam van de TU Delft, de Universiteit van Liverpool en de Radboud Universiteit Nijmegen, zich echter ingezet om een zwerm piepkleine drones te ontwerpen die in staat is om een onbekende omgeving te verkennen.

Hoe fijn zou het niet zijn voor reddingswerkers als zij in de toekomst een zwerm kleine drones zouden kunnen loslaten om een rampgebied, bijvoorbeeld een gebouw dat op instorten staat, te verkennen?

Die zwerm drones zou een getroffen gebouw binnenvliegen, dit verkennen en vervolgens terugkeren naar het basisstation met relevante informatie. Daardoor zouden de reddingswerkers hun inspanningen kunnen richten op de meest relevante gebieden zoals de redding van overlevenden. Hiermee is men systematisch aan de slag gegaan.

Voor het project werden piepkleine drones van camera’s voorzien en er in een overdekte kantooromgeving op uitgestuurd om twee dummy’s te vinden die de rol vervulden van slachtoffers in een rampsituatie. Uit deze reddingsopdracht, die als ‘proof of concept’ dienst deed, bleek duidelijk dat een zwerm voordelen biedt. Binnen zes minuten slaagde een zwerm van zes drones erin om ongeveer 80% van de open kamers te verkennen – wat voor één afzonderlijke drone onmogelijk zou zijn geweest.

Daarnaast bleek het gebruik van een zwerm gunstig te zijn bij eventuele uitval van de werkzaamheden van een zwermdrone. Zo ontdekte één drone een slachtoffer, maar kon vanwege een hardwarefout in de camera geen beelden terugbrengen. Gelukkig legde een andere drone het slachtoffer ook op camera vast.

“De grootste uitdaging bij het realiseren van verkenning door zwermen zit hem in de individuele intelligentie van de drones”, vertelt Kimberly McGuire, de promovenda die het project uitvoerde. “Aan het begin van het project lag onze focus op het realiseren van de basale vliegfuncties, zoals het regelen van de snelheid en het vermijden van obstakels."

Vervolgens is er een methode ontworpen waarmee de kleine drones elkaar konden waarnemen en ontwijken. Daarvoor werd elke drone voorzien van een chip voor draadloze communicatie en is er gebruik gemaakt van de signaalsterkte tussen die chips, een beetje zoals het aantal streepjes op het scherm van je telefoon kleiner wordt als je je thuis verder van de Wi-Fi-router beweegt. (De grootste voordelen van deze methode zijn dat er geen extra hardware op de drone voor nodig is en er maar weinig berekeningen nodig zijn).

Ook hier bood de natuur belangrijke inspiratie. Insecten maken geen gedetailleerde plattegronden. In plaats daarvan onthouden ze herkenningspunten en plekken die relevant zijn voor hun gedrag, zoals voedselbronnen en hun nest.

“Het voornaamste idee achter de nieuwe navigatiemethode is om minimale eisen te stellen aan de navigatie: het enige wat wij van de robots eisen is dat zij de weg kunnen terugvinden naar het basisstation”, vertelt Guido de Croon, hoofdonderzoeker van het project. “Eerst verspreidt de zwerm robots zich door de omgeving, waarbij elke robot een andere voorkeursrichting volgt. Na de verkenning keren de robots terug naar een draadloos baken bij het basisstation.”

De voorgestelde navigatiemethode is een nieuw type bug algorithm of insectenalgoritme”, vervolgt Kimberly McGuire. “Zulke algoritmes maken geen plattegrond van de omgeving met daarin alle obstakels, maar ontwijken de obstakels gewoon wanneer ze die tegenkomen. Deze methode heeft als voordeel dat het ook in piepkleine robots kan worden geïmplementeerd.”

Het succesvolle project is gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), in het kader van het onderzoeksprogramma Natural Artificial Intelligence.

FOTO: GUUS SCHOONEWILLE - TU DELFT

.