Levens op zee redden met autonoom systeem met drie soorten drones

De afgelopen jaren zijn duizenden vluchtelingen en migranten over de zeeën gevlucht als gevolg van humanitaire crises. Een team van de Chalmers University of Technology, Zweden, ontwikkelt nu een volledig autonoom dronesysteem van drie samenwerkende drones dat de efficiëntie en reactiesnelheid bij reddingsoperaties op zee kan verhogen.

In het project ‘Quadcopter, fixed-wing and marine drones for search and rescue’ ontwikkelt het team een volledig geautomatiseerd systeem voor zoek- en reddingsoperaties. Het bestaat uit water- en luchtdrones die samenwerken, een communicatiesysteem gebruiken om onafhankelijk een gebied te doorzoeken, autoriteiten te waarschuwen als ze mensen in nood aantreffen en basishulp te bieden totdat bemande reddingsvoertuigen zijn gearriveerd.

Het dronesysteem bestaat uit drie samenwerkende componenten: een zeecatamarandrone genaamd Seacat, die dient als basis voor een vloot van gevleugelde drones die de omgeving bewaken, en een quadcopter die mensen in nood kan benaderen en items kan afleveren, zoals voorraden, medische hulpmiddelen of drijfhulpmiddelen. De quadcopter – een drone die vier motoren heeft en dus op zijn plek kan zweven – kan lasten tot ongeveer twee kilogram dragen.

“Het project is gebaseerd op het simpele principe dat verschillende drones verschillende voordelen hebben, en door verschillende soorten autonome drones samen te laten werken, kunnen de zoekefficiëntie en de reactiesnelheid van reddingsacties aanzienlijk worden verbeterd, met het potentieel om meer levens te redden”, zegt Xin Zhao, postdoc in de Fluid Mechanics Division van Chalmers.

Tomas Grönstedt, hoogleraar bij de afdeling Fluid Dynamics: “Bovendien zou het systeem – in principe – gekoppeld kunnen worden aan elke openbare dienst of aan vrijwilligers die enige vorm van hulp zouden kunnen bieden.”

Automatisch opladen van de batterij

De maritieme drone Seacat biedt zowel een internet-uplink als een lokale communicatieverbinding die wordt gebruikt om de vliegende drones te coördineren. Hij bevat ook een lanceerplatform voor de drones met vaste vleugels. Alle drones in de lucht zijn uitgerust met camera’s en een positioneringssysteem. Alle drones kunnen volledig autonoom bewegen – de mariene drone volgt een vooraf gedefinieerde route met een gesloten lus. Een algoritme optimaliseert de verspreiding van de beschikbare drones met vaste vleugels over het zoekgebied. Wanneer een drone met vaste vleugels objecten in het water detecteert, wordt de quadcopter erheen gestuurd om foto’s te maken. Die worden vervolgens via de marine-drone naar een reddingscentrum op het land gestuurd. Dit kan op zijn beurt de quadcopter met voorraden sturen. Wanneer de batterij van een van de gevleugelde drones leeg raakt, wordt deze buiten dienst gesteld en landt in het water bij de Seacat-drone, die hem opvist, oplaadt, en vervolgens weer uitzendt.

“Tot nu toe zijn we erin geslaagd een quadcopter-landing op Seacat uit te voeren, en de gevleugelde drones zijn gebouwd en worden momenteel beoordeeld”, zegt Ola Benderius, universitair hoofddocent bij de afdeling voertuigtechniek en autonome systemen, die heeft het project ook geleid. “Als vervolg op het project gaan we het systeem in elkaar zetten en in zijn geheel testen op zee.”

Het dronesysteem is ontwikkeld in samenwerking tussen de Afdeling Voertuigmechanica en Autonome Systemen en de Afdeling Fluid Dynamics van het Departement Mechanica en Maritieme Wetenschappen. De marine-drone en de gevleugelde drones zijn helemaal opnieuw ontworpen, gebouwd en getest bij Chalmers. Het project loopt tot september 2022.