Je leest:

Drone is net zo wendbaar als een fruitvlieg

Drone is net zo wendbaar als een fruitvlieg

Auteur: | 13 september 2018

Een nieuwe drone voert net zulke rappe manoeuvres uit als een fruitvlieg. Dat is handig voor toekomstige reddingsmissies. Bovendien leert deze robot biologen hoe een fruitvlieg vliegt.

Onderzoeker Matěj Karásek (TU Delft) met de Delfly Nimble.
TU Delft

Als je fruitvliegjes ziet, dan is het meestal een slecht teken. Ze vliegen vooral in de zomer rond vuilnisbakken en zorgen voor overlast. Maar als het aan onderzoekers van de TU Delft en Wageningen ligt, gaan ze misschien wel je leven redden. Zij ontwikkelden de Delfly Nimble, die geïnspireerd is op de fruitvlieg. In de toekomst kunnen reddingswerkers zo’n autonoom vliegtuigje inzetten om naar overlevenden te zoeken in een brandend gebouw. De bevindingen rond deze nieuwe Delfly Nimble zijn gepubliceerd in Science.

De kleine drone Delfly Nimble is net zo wendbaar als de fruitvlieg waarop ze gebaseerd is.

Wendbaar

De meeste drones hebben harde vleugels, die niet bewegen, net als vliegtuigen. Maar de Delfly Nimble fladdert rond, zoals een insect. Nu maakte het MAVLab van de TU Delft al eerder drones met beweegbare vleugels. Maar die stuurden nog met de staart. “Terwijl dat in de natuur niet gebeurt”, zegt fruitvliegspecialist Florian Muijres van Wageningen Universiteit. “Fruitvliegen bepalen niet alleen hoe hard ze vliegen maar ook de richting die ze op gaan met hun vleugels.”

De Delfly wordt sinds 2005 ontwikkeld aan de TU Delft. De Delfly Nimble is de nieuwste versie.
TU Delft

De nieuwe drone lukt dat ook. “Hierdoor is de Delfly Nimble heel wendbaar”, zegt wetenschappelijk hoofd van het Delftse MAVLab Guido de Croon. “Als drones met vaste vleugels een obstakel zien, dan moeten ze een bocht maken, vergelijkbaar met een traditioneel vliegtuig. De Delfly Nimble is net als een echte vlieg veel wendbaarder.”

Deze drone kan namelijk een trucje. Is er een obstakel? Dan stopt het vliegtuigje en draait autonoom razendsnel om zijn eigen as en trekt zijn neus op om snel uit te wijken. Daarin slaagt het door heel specifiek te bepalen hoe hard de vleugels bewegen. De drone heeft twee vleugels aan beide kanten, die door twee motortjes worden aangestuurd.

Als de vleugels aan de ene kant sneller gaan dan aan de andere kant, draait de drone om zijn as en vliegt razendsnel een andere richting op. “De Delfly Nimble beweegt dan ook nog de vleugels rap naar voren ten opzichte van het lichaam. Hierdoor verplaatst ook de aerodynamische kracht naar voren, waardoor de robot naar achteren roteert. Het is alsof een onzichtbaar touw hem daarheen trekt. Veel mensen staan er niet bij stil dat een fruitvlieg dit kan. Maar dit is precies hoe een vlieg je ontwijkt zodra je hem uit de lucht probeert te slaan. Nu lukt het deze robot dus ook”, zegt Muijres.

Een slow motion-opname van hoe een vlieg een obstakel ontwijkt.

Onderzoeker Matěj Karásek van de TU Delft wist een manier te ontwikkelen om heel precies de vleugelbewegingen te bepalen. “De motortjes van de drone kunnen in zeer korte tijd snel de frequentie van de vleugels opvoeren. Daarnaast is het nog mogelijk om de vleugels een beetje te buigen, waardoor deze nieuwe manoeuvres lukken”, legt De Croon uit.

Uitgelicht door de redactie

Astronomie
Nobelprijs natuurkunde voor kosmologie en exoplaneten

Scheikunde
Nobelprijs scheikunde voor uitvinders lithium-ion-batterij

Geesteswetenschappen
Nobelprijs voor Literatuur ‘een behoudende keuze’

Hersenchirurgie

Opmerkelijk genoeg is niet alleen de techniek van de drone interessant, maar ook het gedrag. Door de Delfly Nimble begrijpen biologen beter hoe fruitvliegen vliegen, stelt specialist Florian Muijres. “Ik bestudeer ze, maar ik kan niet zien wat er in hun hoofd omgaat als ze een rappe manoeuvre uitvoeren. Dan zou ik aan open hersenchirurgie moeten doen, terwijl ze in de lucht zijn en dat is natuurlijk onmogelijk. De Delfly Nimble beweegt net zoals de fruitvlieg, het komt indrukwekkend overeen. En daarbij weet ik wel wat er precies gebeurt in de controlekamer en welke algoritmes worden gebruikt. Met deze robot kunnen we nu hypotheses uit de biologie testen en zien we hoe de fruitvlieg zo snel een andere kant op gaat.”

Een goed voorbeeld hiervan is om nog dieper te kijken naar hoe de Delfly Nimble precies van richting verandert. “Als hij in de lucht rap iets wil ontwijken rolt het beestje op zijn zij. Maar dat hoeft hij maar heel even te doen, anders vliegt hij immers op de kop. Het rap weer terugrollen doet de Delfly Nimble actief, maar met zijn neus de juiste kant op gaan gebeurt passief. Dat gaat automatisch. Je kunt het vergelijken met het fietsen met losse handen. Als dan een windvlaag van de zijkant komt, dan stuur je direct de goede kant op om niet om te vallen. We zien dit in de robot en zoiets zit ook in de fruitvliegen. Dankzij deze drone weten we dat nu”, legt Muijres uit

De wetenschappers hopen dat een bedrijf met de fruitvliegrobot aan de slag gaat. “De techniek is ver genoeg om naar een product toe te werken. Naast reddingsmissies zou je de drone ook in kassen in kunnen zetten om na te gaan of het fruit rijp is”, zegt De Croon. Het vliegtuigje weegt maar zestien gram. “Stel dat je er toch iets misgaat en zo’n drone tegen je aan botst, dan voel je dat bijna niet. Daardoor is het veilig om ermee te werken.”

De Delfly Nimble in actie. Redt deze robot straks mensenlevens of gaat het in kassen na of fruit rijp is?
TU Delft

Natuur als inspiratie

De onderzoekers werken ook nog aan verbeteringen. De Delfly Nimble lijkt weliswaar op een fruitvlieg, maar kan het beestje nog niet naar de kroon steken volgens Muijres. “Een fruitvlieg kan wel tien kilometer vliegen in een nacht. Bij deze drone is dat acht minuten per keer. Dat is natuurlijk al knap, maar kan nog verbeterd worden”, zegt hij. De wetenschappers willen de drone ook nog kleiner maken, want het is nu nog vele malen groter dan een echte fruitvlieg.

“Het meest bijzondere vind ik dat we met Delfly in 2005 begonnen omdat de natuur ons inspireerde. We proberen nog in te lopen op de natuur”, zegt De Croon. “Maar onze drone laat nu zien dat we ook nieuwe dingen kunnen leren over de biologie. We zijn niet alleen meer geïnspireerd door de natuur, maar gebruiken nu onze robots om het beter te begrijpen.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 september 2018

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.