De TU Delft bouwde een piepkleine drone die zonder bestuurder kan vliegen. En hij is net zo snel als zijn veel zwaardere, duurdere concurrenten.

De drone weegt 79 gram en is kleiner dan een bierviltje. Het heeft slechts één kleine camera aan boord en een simpel regelsysteem dat hem vertelt wat hij moet doen. Toch weet de drone met iets meer dan 7 kilometer per uur een simpel parcours af te leggen - net zo snel als de snelste autonome drones die nu al meedoen aan wedstrijden. 
 

10 keer lichter dan andere drones

Die drones gebruiken een positiebepalingssysteem met ijkpunten om te bepalen waar ze zijn en waar ze heen moeten. ‘Dat systeem weegt alleen al meer dan onze kleine drone. Daarnaast moet er nog een registratiesysteem op om de plek van de poortjes te meten. Dat weegt samen al snel een kilo’, vertelt Christophe De Wagter van het MAVlab aan de TU Delft. 
 


Het systeem in de minidrone is simpeler: het heeft een enkele camera en een goed algoritme. ‘We zijn geïnspireerd door hoe mensen met drones racen. Piloten krijgen via een VR-bril een beeld binnen en gebruiken dat om drone te bedienen. En daar zijn ze heel goed in, terwijl een mens zoveel minder sensoren heeft dan een drone (die ook gyroscopen en snelheidsmeters heeft, red.).’ Conclusie: mensen zijn heel goed in het voorspellen van de bewegingen van de drone. ‘Dat idee proberen we om te zetten naar een vernieuwend algoritme dat ook zo werkt.’ 

Dat betekent niet dat De Wagter en zijn team perfect de menselijke gedachten hebben nagebootst. ‘Zo ver zijn we niet. Dit is een klein stapje, maar het heeft grote mogelijkheden. Veel positioneringssystemen zijn op de millimeter nauwkeurig, voor racen luistert het minder nauw en moet je sneller gaan. Met lichtgewicht-techniek wordt dat makkelijker.’ 
 

Voorspelbare drones

Hoe kan het dat menselijke perceptie, iets dat zich moeilijk in algoritmes laat vangen, hier wel (gedeeltelijk) gemodelleerd is? ‘Een drone is redelijk voorspelbaar, daarom kunnen piloten er ook goed mee vliegen. Als je die voorspelbaarheid goed modelleert kan je een drone ook zijn eigen vlucht laten voorspellen. Dat heeft wel beperkingen: je kan maar een paar seconden voorspellen, daarna wordt de voorspelling steeds onnauwkeuriger. Bij racen is die korte horizon geen probleem, je gaat elke paar seconden door een nieuwe gate.’ Het vraagt wel om voorkennis over het aantal poortjes en waar ze staan. De Wagter moet de algemene route voorprogrammeren. En elk poortje moet herkend worden door de drone, dan gaat het goed. 
 

Close-up van de minidrone. Credit: Yingfu Xu


De drone kan nog geen mensen ontwijken; hij vliegt rücksichtslos tegen iemand aan die in de weg staat. ‘Maar dat is het voordeel van microdrones: ze doen niemand kwaad, daar zijn ze te licht voor. Bij drones van een kilo kun je serieus letsel oplopen, hier niet. En dan zijn deze drones nog goedkoper ook.’ 

 

Langzaam door slechte camera

De drone vliegt nog niet heel hard. ‘We hebben ons eerst gefocust op het verkleinen van de technologie, dat kostte veel moeite. Nu kunnen we verder.’ Daarvoor is nog wel wat nodig; de camera die de Delftenaren nu gebruiken, werkt slechter bij hoge snelheden. En het algoritme mag nog beter worden. ‘We willen het zelflerend maken, zodat de drone na een paar rondjes training beter vliegt.’ 

Uiteindelijk gaat het De Wagter niet om de snelste drone voor racewedstrijdjes. ‘De race helpt ons om de techniek te ontwikkelen. Maar ik hoop op nuttige toepassingen: inspecties van magazijnen en kassen, of instortende gebouwen. Dat is het einddoel.’ 

Beeld: Yingfu Xu