16/07/2024
Door Ad Spijkers
Drones kunnen verkeersconflicten vermijden en conflicten veilig beheren door rechtstreeks met hun buren te coördineren.
Na het creëren van een zelforganiserende drone-zwerm hebben onderzoekers van de Eötvös Loránd Universiteit (ELTE) in Boedapest nu ook een grootschalige autonome drone-verkeersoplossing gedemonstreerd. Het nieuwe systeem is tot veel meer in staat dan wat ooit met menselijke piloten kan worden bereikt.
Autonoom verkeer
De onderzoekers werken sinds 2009 aan groepsrobotica en drone-zwermen. In 2014 creëerden ze de naar eigen zeggen 's werelds eerste autonome quadcopter-zwerm bestaande uit minstens tien eenheden. De onderzoeksgroep heeft nu een nieuwe mijlpaal bereikt met dicht autonoom verkeer van honderd drones.
Maar wat is het verschil tussen massaal en autonoom droneverkeer? In het eerste geval is het doel van de eenheden om perfect gesynchroniseerd te worden door gecoördineerde gezamenlijke bewegingen, zoals in een vogelzwerm. In een verkeerssituatie kunnen drones individuele routes en doelen hebben, wat tot potentiële conflicten kan leiden. Dit geldt met name wanneer het verkeer niet plaatsvindt op aangewezen routes, maar in open ruimtes. Ze gedragen zich net zoals voetgangers die in willekeurige richtingen een plein oversteken of drones die zich vrij in de open lucht bewegen.
Zelf organiserend model
De onderzoekers in Boedepast hebben dit probleem opgelost door een speciale in real-time bijgewerkte routeplanner te combineren met de interacties van traditionele bio-geïnspireerde kuddemodellen. Zo kunnen de autonome robots de meeste verkeersconflicten optimaal vermijden en de resterende conflicten veilig beheren door rechtstreeks met hun buren te coördineren.
De effectiviteit van het volledig zelforganiserende model, zonder centrale aansturing, werd eerst getest in simulaties. Tijdens dit proces konden ze het continue, snelle, willekeurige verkeer van maximaal 5000 drones in twee dimensies demonstreren met identieke of verschillende snelheden en/of prioriteiten. Er werden zelfs gelaagde driedimensionale cases in kaart gebracht om de efficiënte oplossing van dichte drone-verkeerssituaties voor toekomstige slimme steden en gedecentraliseerde luchtverkeersleidingsconcepten te illustreren (https://youtu.be/CgcgccwPm4M).
Commercialisering
Het model werd vervolgens geprogrammeerd op een dronevloot met honderd leden, eigendom van CollMot Robotics in Boudepast. Deze spin-off van ELTE heeft als doel de commercialisering van drone-zwermtechnologie, onder meer tot shows met drones te organiseren. Het zelforganiserende droneverkeer werd live gedemonstreerd met honderd drones.
Op basis van deze oplossing kan een nieuwe fase van geautomatiseerde zwermdrone-operaties beginnen voor een breed scala aan toepassingen, van groepsspuiten tot op drones gebaseerd vrachtvervoer en toepassingen in de defensie-industrie. Al deze doelen worden vertegenwoordigd doordat CollMot Robotics samenwerkt met ELTE bij het voortdurend doorvoeren van wetenschappelijke resultaten naar industriële innovaties.
Foto: ELTE Department of Biological Physics