Je leest:

Domme robotdrones werken slim samen

Domme robotdrones werken slim samen

Op bezoek bij het dronelab van de TU Delft

Auteur: | 23 december 2019

Individueel zijn de kleine drones die de TU Delft ontwikkelt behoorlijk dom, maar door samen te werken kunnen ze razendsnel en goed slachtoffers in een brandend gebouw opsporen. NEMO Kennislink ging naar het lab waar wetenschappers de robotvliegjes maken met de vraag wat intelligentie is.

Individueel zijn de robots behoorlijk dom, maar ze werken slim samen.
TU Delft

Ze lijken wel een beetje op die vervelende fruitvliegjes, die in de zomer zwermen rond je afvalbak. Ze zijn maar een paar centimeter groot en wegen slechts 33 gram. “Maar in plaats van overlast en ergernis veroorzaken, willen we dat ze in de toekomst mensenlevens redden”, zegt Guido de Croon, hoofd van het MAVLab van de TU Delft. In dat laboratorium ontwikkelen wetenschappers allerlei soorten drones, waaronder exemplaren die samen op zoek gaan naar slachtoffers in een brandend gebouw.

Dat werkt zo. Stel er is een brand, dan is het voor de brandweer vaak lastig om te weten of er nog mensen aanwezig zijn en waar de vlammen precies zijn. “Als je de mini-drones loslaat, verkennen ze het pand en delen die info vervolgens met de brandweer”, zegt De Croon. Zover is het nu nog niet. Het onderzoek is nog volop in ontwikkeling. Maar de onderzoekers van het MavLab bereikten al wel een mijlpaal. Ze lieten onlangs al zien dat je op deze manier mensen kunt opsporen in een gebouw. Hun publicatie verscheen in Science. Aanleiding genoeg voor een bezoek aan het lab van de wetenschappers.

Botsingen voorkomen

Het lab heeft van de onderzoekers een andere naam gekregen. ‘Het ei’ noemen ze het liefkozend. Het zit midden in de faculteit voor Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, heeft een ronde vorm en is van buiten geel. Vandaar die bijnaam. Binnenin dit ei maakten wetenschappers de fruitvliegrobots, maar ook bijvoorbeeld de Delfly, een drone die lijkt op een libelle waar NEMO Kennislink al eerder over schreef. Aan lange tafels maken wetenschappers achter de computer berekeningen of stellen ze de elektronica van drones af.

Vooral de aanpak van zwermtechnologie valt op bij het MavLab. Want dit heeft sterk te maken de vraag wat intelligentie is. We zijn geneigd om de individuele drones als dom te zien, omdat ze niet zoveel kunnen. Maar samen vormen ze een intelligent systeem dat beter werkt dan een enkele heel slimme drone. Dit is precies hoe intelligentie werkt.

De nieuwe drones zijn zo klein dat er geen snelle computer in past, die de omgeving razendsnel analyseert. “De robotvliegjes hebben maar een rekenkracht van 192 kilobyte”, zegt De Croon. Dat is net genoeg rekenkracht om hun afstand tot elkaar te bepalen, waardoor ze niet hetzelfde stukje van een gebouw onderzoeken en ze kunnen botsingen voorkomen. Dat deden de wetenschappers op een merkwaardig herkenbare manier. “Als je thuis dichter bij het wifi-signaal bent dan zijn alle streepjes vol op je telefoon. Wanneer je verderaf staat, dan heb je nog maar een streepje. Met een soortgelijke aanpak weten de drones ook heel eenvoudig of er een ander robotvliegje in de buurt is”, zegt De Croon.

De zwerm in actie.

Insect-algoritme

De drones maken dus niet centraal een kaart van de omgeving, maar vliegen rond en verzamelen decentraal informatie. “Wij mensen willen altijd overal kaarten van maken. Als we naar een onbekende plek gaan, dan kijken we eerst naar een kaart of plattegrond. Wetenschappers maken daarom ook drones vaak zo. Die zijn dan heel groot en hebben veel rekenkracht en brengen centraal in kaart waar alles is”, legt De Croon uit. Hij wijst op een grote drone in het lab. “Die kunnen wij ook wel maken, maar ik denk dat het nog veel slimmer kan.”

De mini-drones vliegen in een zwerm om een gebouw te verkennen.
TU Delft

Het idee van De Croon is om niet een heel intelligente drone te maken. Maar om een heleboel domme, goedkope en piepkleine drones te ontwikkelen, die slim samenwerken en zo de klus klaren. “Stel je stuurt een zwerm een brandend pand in. Dan maken ze geen kaart, maar vliegen net zo lang tot ze een obstakel tegenkomen en pas dan gaan ze aan de kant. Die aanpak heet een insect-algoritme in de robotica. Op die manier verzamel je met veel goedkope robotjes snel informatie. Wordt een slachtoffer gevonden? Dan geeft de drone die info door aan een reddingswerker. Hij kijkt dan de beelden terug die het ding heeft gemaakt.”

Dat is handig gebruik maken van de intelligentie van een groep dieren, volgens De Croon. “Met wat simpele regeltjes voer je ingewikkelde taken uit. Dat is bij een mier, bij of vlieg ook zo”, aldus De Croon. “Ik heb al respect voor een zo’n diertje, maar wat ze samen doen is helemaal briljant. Denk maar aan de nesten die ze bouwen en hoe ze weten te overleven. Al die insecten kunnen prefect navigeren, maar waarschijnlijk maken ze echt geen kaart. Toch komen ze altijd terug bij het nest.”

Uitgelicht door de redactie

Biologie
Heeft luchtverontreiniging invloed op het verloop van COVID-19?

Biologie
‘De overheid moet klimaatgevaren net zo hoog agenderen als corona’

Biologie
Een coronavaccin uit insectencellen

Snoertjes ontwijken

Opmerkelijk genoeg werden de tests van de mini-drones niet alleen in ‘het ei’ gedaan. De Croon loopt naar buiten en wijst naar het hoge gebouw van de faculteit van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek. “Op de elfde verdieping stond een etage leeg. Daar konden we zelf obstakels in plaatsen en testen of de fruitvliegjes goed werkten. Je kan in het lab nog zoveel bedenken, maar je wilt het uiteindelijk testen in echte gebouwen.”

Al eerder wees De Croon op een kabel die naar zijn computer liep in zijn werkkamer. Daar zullen veel drones moeite mee hebben. Ze detecteren obstakels als deuren, kasten en tafels eenvoudig. Maar een snoertje is veel moeilijker. Daarvoor moeten ze echt worden afgesteld. “Doordat we de drones in een echte kantoorruimte los konden laten, kwamen we daarachter. Je hebt ook te maken met veel minder goede lichtinval door de ramen dan in onze laboratoria waar alles perfect verlicht is. Daardoor moesten we de robotvliegen uiteindelijk anders afstellen dan we hadden gedacht. Als er een paar crashen is dat overigens niet zo erg, omdat ze goedkoop zijn en samenwerken. Wanneer er een tegen je aan zou vliegen, voel je daar ook niks van.”

De Croon loopt naar een tweede laboratorium van het MavLab, waar ze drones vaak testen. In een grote loods is een ruimte met een soort enorme partytent afgezet. De tent heeft netten aan de zijkant en is tien meter breed en lang en zeven hoog. “Hier doen we experimenten en gaan we na of de drones zich gedragen zoals wij hebben berekend.” Hij wijst op camera’s die bovenin de ruimte hangen. Daar zitten ook gekleurde ringen. “Dat zijn motion trackers, waardoor we nauwkeurig nagaan hoe de drones precies vliegen. Ze zenden infrarood licht uit en aan de hand van de weerkaatsing weten we hoe er gevlogen is.”

Door deze tests en onderzoeken willen de De Croon en collega’s het gebruik van drones een grote stap dichterbij brengen. Maar een toepassing duurt nog wel minimaal vijf jaar, verwacht De Croon. Daarvoor zijn nog heel veel tests nodig, juist ook in een alledaagse omgeving zoals het kantoorpand. Werkt de techniek nog goed als er overal rotzooi ligt omdat iemand het bureau niet goed heeft opgeruimd of wanneer er veel rook is? “Onze omgeving is nog zo onvoorspelbaar voor robots, waaronder deze drones. Nu gaan we er nog vanuit dat alles statisch is. We proberen de stap nu te zetten vanuit het lab naar de echte wereld. En dan hebben de kleine drones nog een groot voordeel. Als ze tegen je aanvliegen voel je het vrijwel niet. Dat is toch wel een ander verhaal als er een groter exemplaar tegen je opbotst.”

Een zwerm van zes autonome mini-drones in actie op de lege kantoorverdieping van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek. Links een stationaire camera. Rechtsboven het beeld vanuit de drone en onder waar ze vliegen.

Bron

K.N. McGuire, C. De Wagter, K. Tuyls, H.J. Kappen, G.C.H.E. de Croon, ‘Minimal navigation solution for a swarm of tiny flying robots to explore an unknown environment’, Science Robotics, 23 October 2019 DOI: 10.1126/scirobotics.aaw9710

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 23 december 2019

Discussieer mee

0

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

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.