Algoritme laat autonome drones samenwerken bij het vervoeren van zware en wisselende ladingen (video)

Onderzoekers van de TU Delft hebben een algoritme ontwikkeld waarmee meerdere autonome drones samen kunnen werken om zware ladingen te vervoeren, zelfs als het hard waait. Dat is vooral nuttig voor het bereiken van moeilijk toegankelijke plekken, zoals windmolens op zee.

Door het ruige weer, beperkte draagkracht en onverwachte interactie met de omgeving is het voor bestaande drones lastig om veilig en effectief te opereren bij windmolens op zee.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Science Robotics.

“Een enkele drone kan maar zeer weinig gewicht tillen,” zegt roboticaonderzoeker Sihao Sun. “Daarom is het lastig om drones te gebruiken voor bijvoorbeeld het afleveren van zware bouwmaterialen in afgelegen gebieden, het vervoeren van grote hoeveelheden oogst in bergachtig terrein, of hulp bij reddingsacties.”

Om dat probleem op te lossen, ontwierp het team een systeem waarbij meerdere drones via kabels aan een lading zijn verbonden. Hierdoor kunnen veel zwaardere ladingen vervoeren. Door hun positie voortdurend aan te passen, kunnen ze niet alleen het gewicht dragen en verplaatsen, maar ook de oriëntatie van de lading bepalen. Dat is belangrijk als je iets heel precies moet neerzetten in een complexe omgeving.

Snelle samenwerking is cruciaal

“De echte uitdaging zit hem in de samenwerking,” zegt Sun. “Als drones fysiek aan elkaar vastzitten, moeten ze razendsnel reageren op elkaar en op dingen van buitenaf, zoals plotselinge bewegingen van de lading. De bestaande besturingsalgoritmes zijn daarvoor gewoon te traag en rigide.”
Het nieuwe algoritme is snel, flexibel en robuust. Het past zich aan als de lading verandert en compenseert voor externe krachten zonder dat er sensoren op de lading zelf nodig zijn. Dat is een groot voordeel in de praktijk.

Testen met een basketbal

“We hebben onze eigen drones gebouwd en getest in het lab,” vertelt Sun. “We gebruikten tot vier drones tegelijk, plaatsten obstakels, simuleerden wind met een ventilator en gebruikten zelfs een bewegende lading, een basketbal, om te kijken hoe het systeem reageert.” Alles werkte zoals gehoopt. Omdat de drones autonoom zijn, hoef je ze alleen een bestemming mee te geven. Ze navigeren zelf, ontwijken obstakels en reageren op verstoringen.

Voorbereiden voor de echte wereld

Op dit moment is het systeem nog afhankelijk van speciale camera’s voor indoor testen, en is dus nog niet inzetbaar in de buitenomgeving. Het team hoopt de technologie in de toekomst toe te kunnen passen in de echte wereld, zoals bij reddingsoperaties, in de landbouw of bij bouwprojecten op afgelegen locaties.