Teams van samenwerkende drones kunnen zware ladingen zoals bouwmateriaal naar afgelegen gebieden zoals windmolenparken op zee vervoeren. Onderzoekers van onder andere TU Delft en Universiteit Twente ontwikkelden een algoritme dat zo’n samenwerking mogelijk maakt.

Hoewel autonome drones bijzonder handig kunnen zijn voor het vervoeren van vracht in onherbergzaam terrein, hebben ze één groot nadeel: het gewicht van de lading die ze kunnen tillen is beperkt. De oplossing ligt voor de hand, namelijk meer drones per vracht inzetten. Maar dan moeten die drones wel goed kunnen samenwerken, om als team te kunnen reageren op veranderingen in de omgeving en daarbij de lading recht te houden.

Nieuw algoritme

Tot nu toe was dat samenwerken een probleem. Er waren wel algoritmen om de drones op elkaar en de lading te laten reageren, maar die waren te traag en te rigide.

Onderzoekers van onder andere TU Delft en Universiteit Twente hebben nu een nieuw algoritme ontwikkeld dat sneller en flexibeler is, en dit getest met meerdere quadcopters (drones met vier propellers) die met kabels aan een lading vastzitten.

Het lukt de drones nu om hun positie voortdurend zo aan te passen dat de lading niet alleen naar de juiste plek wordt vervoerd, maar daarbij ook in de gewenste oriëntatie blijft. Afgelopen week publiceerden de onderzoekers deze resultaten in het vakblad Science Robotics.

Methode

‘Bij de traditionele methode worden de lading en de drones als twee aparte systemen beschouwd’, zegt drone-besturingsonderzoeker Sihao Sun van TU Delft, hoofdauteur van het wetenschappelijke artikel desgevraagd. ‘Daarbij moeten de snelle drones op de langzaam bewegende lading reageren.’ Het nieuwe algoritme beschouwt de drone en de lading als één holistisch systeem dat in balans moet blijven. Dat maakt het geheel sneller en wendbaarder.

Het algoritme hoeft alleen de bestemming te weten. Daaruit berekent het ‘referentieroutes’ voor zowel de lading als de drones – die een klein beetje van elkaar verschillen. Onderweg kan het systeem van de referentieroutes afwijken als het obstakels tegenkomt. Ook reageert het op andere verstoringen, zoals sterke wind. ‘De werkelijke route wordt tijdens de vlucht continu online aangepast, met een frequentie van tien keer per seconde’, zegt Sun.

Basketbal

De resultaten mogen spectaculair worden genoemd – in elk geval bij de vlucht in het lab die op dit filmpje is te zien, en waarin de lading zelfs door smalle doorgangen wordt gemanoeuvreerd. De wind werd gesimuleerd met een ventilator, schuivende lading met een basketbal, vertelt Sun in een nieuwsbericht van de TU Delft. 

Sihao Sun autonome drones

Toepassingen

Voor toepassingen van dit droneteamwork kan worden gedacht aan het vervoeren van materiaal bij de bouw van windmolens op zee, of van een oogst uit bergachtig terrein. Ook kunnen samenwerkende drones behulpzaam zijn bij het uitvoeren van reddingsoperaties, zegt Sun.

Op dit moment is het systeem nog niet inzetbaar in de buitenomgeving. Daarvoor moeten de drones onder meer van andere camera’s worden voorzien.

Openingsbeeld: Ruben van Peursem, TU Delft