Je leest:

De onbedwingbare drone

De onbedwingbare drone

Drones lijken de wereld in sneltreinvaart over te nemen. Het aantal toepassingen van deze onbemande vliegtuigjes groeit rap, zowel voor bedrijven als voor consumenten. Universiteiten investeren veel in onderzoek. Deze opkomst roept veel vragen op, bijvoorbeeld over privacy. En wetgeving, die de drones maar nauwelijks bij kan houden.

Ze fladderen elegant en behendig als libellen door de lucht. Of indrukwekkend als een mini helikopter met robuuste propellers. Er zijn steeds meer drones in ontwikkeling en zelfs al gebruikt. Bijvoorbeeld door de politie om mensenmenigten in de gaten te houden en boeren om na te gaan welke gewassen nog extra vocht nodig hebben. Of door surfers om een prachtig filmpje te maken van de capriolen die ze uit halen.

Dat is allemaal mogelijk doordat de afgelopen jaren de ontwikkeling van drones in een stroomversnelling raakte. Opmerkelijk genoeg is de populariteit van smartphones daar voor een groot deel voor verantwoordelijk. Een mobiele telefoon bevat heel veel sensoren, zoals snelheidsmeters en gyrometers. Ze worden steeds goedkoper, kleiner en in grotere getale gemaakt. “Een drone is een vliegend sensorplatform en maakt dus gebruik van dezelfde sensoren. De populariteit van smartphones maakt sensoren veel goedkoper. Tien jaar geleden waren we vijfhonderd euro kwijt voor een sensor, nu een paar tientjes”, zegt Bart Remes, projectcoördinator van het Micro Aerial Vehicle Laboratorium van de TU Delft.

Robotlibelle

Nu al zijn door deze ontwikkeling drones te koop. En dat worden er alleen maar meer volgens een voorspelling van het Amerikaanse bureau van luchtvaartautoriteiten. Zij verwachten dat er binnen twintig jaar dertigduizend verschillende drones vliegen. In een rapport uit 2013 beweerde de vereniging van onbemande luchtvaart dat er in 2025 maar liefst honderdduizend banen zijn met een economische impact van 82 miljard dollar in de Verenigde Staten alleen. Met name in de landbouw verwachten zij dat drones worden ingezet voor precision farming, waarbij welhaast per plantje te zien is of het wel of geen water nodig heeft. In Californië gebruikt een wijnboer nu al drones om de druiven in het veld te inspecteren.

Wetenschappers richten zich met name op microvliegtuigjes, die net zo groot zijn als libellen en vederlicht. Daarbij is het van groot belang dat alle componenten zo klein en licht mogelijk zijn. Bijvoorbeeld bij de DelFly, een robotlibelle die ontwikkeld wordt aan de TU Delft. Of de Robotic Fly, een drone ter grootte van een muntje, die onderzoekers van Harvard maken.

Team1 takeoff
Het Zwitserse bedrijf senseFLY bracht met minidrones de berg Matterhorn nauwkeuriger dan ooit in kaart. Tijdens elf vluchten werden 2188 foto’s genomen en vlogen ze bijna 265 kilometer.

Bij universiteiten en onderzoekscentra werken ze momenteel aan de allernieuwste technologie voor de vliegtuigjes, die waarschijnlijk pas over vijf jaar beschikbaar is. Bijvoorbeeld om er voor te zorgen dat drones ook in steden zelf kunnen navigeren. Wanneer ze tussen of in hoge gebouwen door vliegen, werkt GPS vaak niet. Dan hebben ze een probleem.

Onderzoekers willen daarom de microvliegtuigjes bijbrengen om zich te oriënteren op de objecten om zich heen. Feature based navigation heet dit ook wel. “De drones kennen bepaalde kenmerken van objecten. Bijvoorbeeld hoe een stoel, deur of lantarenpaal er uit ziet. Dan kunnen ze de opdracht krijgen om bij de derde lantarenpaal rechtsaf te gaan. Of binnen in een gebouw na de vierde deur linksaf te slaan.” De ideale oplossing om dit te doen is er nog niet. In augustus is er de IMAV2014-conferentie waarbij mogelijke oplossingen worden besproken.

Schermafbeelding 2014 04 10 om 10.13.54
Deze op afstand bestuurbare drone met een camera wordt ontwikkeld aan de Universiteit Twente. Daarmee is het mogelijk om de schade van rampen, zoals aardbevingen, te inventariseren. Dankzij de foto’s van de drone wordt een 3D-model, een puntenwolk, gemaakt waaruit onderzoekers geometrische informatie aflezen. “Dit beeld is zo gedetailleerd dat je kleine scheuren, gaten, scheven muren en puin kunt herkennen”, volgens onderzoeker Norman Kerle van de Universiteit Twente.

Ontwijken

Daarnaast is het belangrijk dat drones objecten niet alleen kunnen detecteren maar ook ontwijken. Er zijn grofweg twee mogelijkheden om dat te doen. Bijvoorbeeld met een camera, waarmee een drone om zich heen kijkt. Of met geluid. “Daar werken wij mee. De microvliegtuigjes luisteren rondom en detecteren een geluidsbron.” Remes gebruikt een speciale sensor van Microflown, een bedrijf dat is opgezet door onderzoekers van de Universiteit Twente. De sensor meet de akoestische luchtdeeltjessnelheid en detecteert daarmee objecten.

Dat is een andere aanpak dan bij de DelFly Explorer, de robotlibelle die al jaren aan de TU Delft wordt ontwikkeld. Vorig jaar werd de DelFly de eerste minidrone met flapperende vleugels die objecten detecteert en ontwijkt. Dat lukt door twee beelden van een camera te combineren. “Wat ver af is verspringt minder in het beeld, dan wat dichtbij is. De beelden van dit stereoscopisch systeem worden regel voor regel verwerkt door een kleine computer in de DelFly. Daardoor ziet de drone diepte en maakt hij een onderscheid tussen veraf en dichtbij”, vertelde onderzoeker Guido de Croon (TU Delft) destijds aan Kennislink. Komt een object te dichtbij? Dan vliegt de robotlibelle nog een stukje rechtdoor en maakt een cirkeltje totdat het object niet meer zichtbaar is.

Bij veel mogelijke toepassingen is het handig als drones samenwerken en in een zwerm vliegen. Bijvoorbeeld bij een heidebrand, wanneer ze de brandweer assisteren. Meerdere microvliegtuigjes zien meer dan een en verzamelen ook sneller gegevens van een groot gebied.

Schermafbeelding 2014 04 10 om 10.25.57
Sikorsky Cypher

Er zijn nu al ontzettend veel verschillende drones. Bijvoorbeeld met flapperende (ornithopter) of vaste vleugels. Maar ook met een propeller net als een helicopter. Interessant is de ontwikkeling van hybriden, die zowel een vleugel als een propeller hebben. Daardoor kunnen ze verticaal opstijgen en landen en tijdens het vliegen gebruiken ze de lift van de vleugels, zoals de Sikorsky Cypher (foto).

Autonoom vliegen

Al die microvliegtuigjes afzonderlijk besturen is vrijwel onmogelijk. Wetenschappers willen dat ze autonoom vliegen. Onderzoekers maken systemen die werken op basis van afstoten en aantrekken. Stel dat de drones boven een landbouwgebied in kaart brengen welke planten extra water moeten hebben. Bij een deel dat al onderzocht is door een microvliegtuigje, wordt de rest afgestoten en tegelijkertijd aangetrokken tot een plek waar nog geen informatie over is. Ook is het mogelijk om een drone aan te wijzen als leider en die bestuurbaar te maken. Vervolgens reageert de rest daar op.

Welke soort drone, een met vleugels of wieken, het beste gebruikt kan worden, hangt af van de omgeving. Vliegtuigjes met vleugels werken veel beter binnen dan evenknieën met propellers. Die blazen namelijk lucht rond en dat zuigt de drones naar muren. Flapperende vleugels hebben hier geen last van.

Al met al is het duidelijk dat er veel energie wordt gestoken in het verbeteren van drone-technologie. De komende jaren kunnen we daarom nog veel meer verwachten in het luchtruim direct boven onze hoofden. Maar er is zit ook een keerzijde aan het succes.

Spioneren vanuit de lucht

De snelle opkomst van drones zorgt namelijk voor weerstand. Want wat als de buurman stiekem over de schutting komt loeren met een vliegende camera, wat als je straks zonder toestemming wordt gefotografeerd vanuit de lucht? En is de drone niet het perfecte middel voor een overheid die alles wil controleren?

Een satirisch filmpje van De Speld waarin burgers ‘realtime gecorrigeerd’ worden door drones van de overheid.

Hoewel gemeenten steeds meer vrijheden krijgen is er een politieke discussie over het gebruik van drones door de overheid, weet Mark Coeckelbergh, professor Ethiek van Technologie van de Universiteit Twente. Hij was afgelopen september aanwezig bij een hoorzitting in de Tweede Kamer waar verschillende drone-experts werden gehoord. “Drones inzetten als hulpmiddel voor bijvoorbeeld arrestaties lijkt op niet zoveel weerstand te stuiten, maar het gebruik van drones voor permanente surveillance gaat veel politici te ver.”

Quead copter wiki
Een drone valt niet zo snel op.
Wiki commmons

Een probleem daarbij is de relatieve onzichtbaarheid van drones, aldus Coeckelbergh. Hij vergelijkt het met surveillaincecamera’s op straat. “Die zie je eigenlijk altijd hangen. Bij drones is dat niet het geval, zeker omdat ze steeds geruislozer worden. Bovendien kunnen drones overal kijken. Ze kunnen privé-gebieden, zoals tuinen, binnendringen. En dat roept natuurlijk weerstand op.”

Maar is het niet al veel te laat om in te grijpen? Zijn drones te stoppen, als we dat zouden willen? Coeckelbergh: “Je kunt de vooruitgang van technologie niet stoppen, maar je kunt de ontwikkeling en inzet ervan in ieder geval sturen doormiddel van wetgeving. Ik denk dat het naïef is om te denken dat er in de toekomst geen drones meer zullen zijn, maar je kunt bepaalde zaken wel verbieden. Denk bijvoorbeeld aan het automatiseren van militaire drones, die op eigen initiatief bommen zouden kunnen gooien. Daar wordt al onderzoek naar gedaan, maar het is de vraag of we dat wel willen.”

Coeckelbergh denkt dat de technologie het beste in goede banen te leiden is door zoveel mogelijk partijen in de discussie te betrekken. Niet alleen de regelgever, maar ook de gebruikers, belangenorganisaties en bovenal, de ontwikkelaars. “Je moet ervoor zorgen dat technici en mensen uit het bedrijfsleven stilstaan bij de gevolgen die hun technologie heeft voor bijvoorbeeld privacy. Daar moet systematisch rekening mee gehouden worden, je moet iedereen daar al bewust van maken tijdens hun technische opleiding.”

Dro
Moderne luchtmachten zetten drones in om te doden.
Wiki Comm

Formeel verboden

Naast de overheid gebruiken ook steeds meer bedrijven drones, bijvoorbeeld om gewassen op akkers te controleren. Formeel gezien is er wettelijk één regel voor het professioneel vliegen met drones: het is verboden. Maar toch worden er legale vluchten gemaakt. Dat komt omdat er ontheffingen zijn. Opvallend is daarbij het grote verschil dat sinds juli 2013 wordt gemaakt tussen vluchten van particulieren en bedrijven. Terwijl particulieren vallen onder de regeling modelvliegen en relatieve vrijheid genieten geldt dat allerminst voor bedrijven.

Zij moeten zorgen dat de drones zijn goedgekeurd en ook degene die ze besturen over de juiste papieren beschikken. Het bedrijf moet beschikken over een speciaal operationeel handboek en, belangrijk, een aansprakelijkheidsverzekering. In totaal zijn er nu slechts drie bedrijven in Nederland die een ontheffing hebben om te vliegen, een veertiental is daarnaast vergevorderd in het aanvragen van deze ontheffing.

Rob van Nieuwland, voorzitter van de Dutch Association for Unmanned Aircraft Systems (DARPAS), vertelt dat je als ‘modelvlieger’ de drone bij wijze van spreken uit de doos mag laten opstijgen, zonder ook maar enige vorm van oefening en aankondiging van de vlucht. “Bedrijven moeten per vlucht toestemming vragen aan de provincie en aan de eigenaar van de grond waar ze opstijgen. En de vluchten moeten worden aangekondigd. Bij de burgers in de omgeving, de burgemeester en de luchtverkeersleiding.”

De restricties die verbonden zijn aan de vluchten zelf zijn overigens min of meer hetzelfde, voor zowel particulieren als bedrijven. Zo mogen ze bijvoorbeeld niet boven aaneengesloten bebouwing of mensenmassa’s vliegen. Er mag alleen overdag gevlogen worden met goed zicht op de drone. Verder gelden er maximumvlieghoogtes.

Reflected photograph
Ook met drones is het verboden om mensen te bespieden.
Nino Barbieri

Cowboytijd

Natuurlijk heeft iedereen zich aan privacywetgeving te houden. “De wet voor luchtfotografie is vorige jaar komen te vervallen, maar dat wil niet zeggen dat je zomaar overal foto’s van mag maken”, zegt Van Nieuwland. “Je mag mensen niet bespieden. Bij drones is het lastige dat je niet kan zien of er bijvoorbeeld een camera aan hangt. Wij willen daar een oplossing voor. Bijvoorbeeld door een website te lanceren waar je kunt zien wat voor vluchten er worden uitgevoerd.”

Dat lang niet iedereen de regels rondom het vliegen met drones in acht neemt bewijst een aantal rechtszaken. In Nederland staat de teller nu op 19 zaken die tegen burgers en bedrijven zijn aangespannen. De meeste mensen werden beboet voor het vliegen in de buurt van vliegvelden – die afstand moet minimaal 14 kilometer zijn – gebouwen of mensen. De boetes kunnen oplopen tot 7800 euro.

Large
Het is met drones verboden om in de buurt van gebouwen of boven mensenmassa’s te vliegen.
Wikimedia Commons

Van Nieuwland ziet dat veel bedrijven afhaken door de regels die er voor hen gelden en kosten die daaraan verboden zijn, hij schat die op 6000 à 7000 euro voor een bedrijfsontheffing. “Ze stoppen of gaan illegaal vliegen. We leven in een cowboytijd wat dat betreft.”

Van Nieuwland stelt dat we in Nederland achterop beginnen te lopen wat regelgeving betreft. “In bijvoorbeeld Frankrijk en Engeland is er inmiddels wetgeving die het voor bedrijven relatief makkelijk maakt een vergunning aan te vragen. In Frankrijk zijn er zo’n 435 bedrijven met een vergunning. Kijken we overzee naar bijvoorbeeld Japan dan zie je daar zo’n 2000 gecertificeerde bedrijven met 14.000 piloten, waarvan het merendeel landbouwgrond, natuur of infrastructuur inspecteert. Ik merk dat bijvoorbeeld watermanagers in Nederland ook drones zouden willen inzetten om waterkwaliteit te monitoren, maar het wordt ze met de huidige voorwaarden wel erg moeilijk gemaakt.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 april 2014

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE