TU Delft en Radboud presenteren zwerm kleine verkenningsdrones

Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft, University of Livepool en de Radboud Universiteit Nijmegen hebben een zwerm kleine robots gepresenteerd die autonoom onbekende gebieden kunnen verkennen. Het werk – verschenen in ‘Science Robotics’ – is een significante stap in het vakgebied van de zwermrobotica. De drones wegen maar 33 gram en moeten met beperkte sensoren en rekencapaciteit navigeren. De wetenschappers zijn geïnspireerd door de relatieve eenvoud waarmee insecten navigeren.

Het onderzoek werd gefinancierd door NWO in het kader van het Natural Artificial Intelligence-programma. Het doel was om stappen te zetten naar het gebruik van zwermen drones in reddingsoperaties. Na het loslaten van een zwerm voor verkenning kunnen reddingswerkers zich richten op de meest relevante gebieden. Kleine drones kunnen een rampengebied sneller doorzoeken dan een enkele grotere drone.

‘De grootste uitdaging bij het realiseren van verkenning door zwermen zit hem in de individuele intelligentie van de drones’, vertelt Kimberly McGuire, de promovenda die het project uitvoerde. ‘Aan het begin van het project lag onze focus op de basale vliegfuncties, zoals het regelen van de snelheid en het vermijden van obstakels. Vervolgens hebben we een methode ontworpen waarmee de kleine drones elkaar konden waarnemen en ontwijken. Daarvoor hebben we elke drone voorzien van een chip voor draadloze communicatie en hebben we gebruikgemaakt van de signaalsterkte tussen die chips.’

Beperkte sensors en rekencapaciteit van individuele robots maken navigatie lastig. Voor inspiratie werd gekeken naar de natuur, waar insecten ook geen gebruikmaken van gedetailleerde plattegronden. Ze onthouden alleen herkenningspunten en plekken die relevant zijn voor gedrag. ‘Het enige dat we van de robots eisen, is dat ze de weg kunnen terugvinden naar het basisstation’, vertelt Guido de Croon, hoofdonderzoeker van het project. McGuire vult aan: ‘De voorgestelde navigatiemethode is een nieuw type bug algorithm. Dat soort algoritmes maakt geen plattegronden van de omgeving, maar ontwijkt obstakels tijdens de vlucht. Het levert minder efficiënte routes op, maar heeft als voordeel dat het ook in deze piepkleine robots kan worden geïmplemnteerd.’