06/04/2021
Door Ad Spijkers
Door groepen kleine drones samen objecten te laten tillen, kan in de toekomst een breed scala aan pakketten worden bezorgd met standaard drones.
Een onderzoeksteam van het Georgia Institute of Technology in Atlanta ontwikkelt een modulaire oplossing voor de bezorging van grotere pakketten zonder dat daarvoor een complexe vloot drones van verschillende grootte nodig is. Behalve vereenvoudiging van de vloot zou dit leiden tot minder geluids- en veiligheidsproblemen in dichtbevolkte gebieden. Behalve voor commerciële pakketbezorging zou het systeem door het leger kunnen worden gebruikt om kleine groepen soldaten in het veld te bevoorraden. Nu gebeurt dat door kwetsbare helikopters.
Afhankelijk van het gewicht van een bepaald pakket kunnen tot zes drones worden gebruikt om het pakket te vervoeren. Dat biedt de flexibiliteit om pakketten van verschillend gewicht af te leveren. Het idee is om het coöperatief vliegen van meerdere drones vanuit het oogpunt van de gebruiker gemakkelijk te maken.
Het systeem werkt met behulp van intelligentie aan boord, zodat een mens niet eerst precies het gewicht van het pakket, het zwaartepunt en de relatieve posities van de drone hoeft te bepalen. Het systeem moet zo gemakkelijk zijn dat een pakketbezorger het systeem consistent kan bedienen.
Complexe besturing
Het besturen van een groep drones die met elkaar verbonden zijn om een pakket op te tillen, is complexer dan het besturen van een zwerm robots die onafhankelijk van elkaar opereren. Bij zwermen gaat het om drones die in formaties vliegen. De individuele dynamiek van een specifiek voertuig wordt niet beperkt door wat de andere drones doen. Voor de wetenschappers is de uitdaging dat de drones worden beïnvloed door de andere toestellen die het pakket dragen.
De drones moeten autonoom verbinding maken met een opneemstructuur die aan een pakket is bevestigd. Dit gebeurt met behulp van een infrarood geleidingssysteem. Door te meten hoeveel stuwkracht ze produceren en op welke hoogte ze vliegen, kunnen de drones zelfs het gewicht schatten van het pakket dat ze ophalen.
Bij de demonstratie werken vier kleine quadrotor drones samen om een 5,5 kg zware doos van 60 cm x 60 cm op te tillen. Het besturingsalgoritme is niet beperkt tot vier voertuigen; het kan zo veel drones besturen als rond het pakket passen.
Verder onderzoek
Het gebruik van meerdere drones om een zwaar pakket te vervoeren kan ook zorgen voor meer redundantie in het bezorgsysteem. Mocht een van de drones uitvallen, dan zouden de andere de lading moeten kunnen overnemen - een kwestie die wordt geregeld door het centrale besturingssysteem. Dat deel van de controlestrategie is nog niet getest, maar maakt deel uit van de toekomstige ontwikkeling van het systeem.
Er is ook meer onderzoek nodig naar de manier om de drones aan de pakketten te koppelen. De structuren moeten sterk en stijf genoeg zijn om de pakketten aan te koppelen en op te tillen, en tegelijkertijd goedkoop genoeg om na gebruik weg te gooien.
De belangrijkste basistechnologieën zijn voorhanden. Met een adequate investering kan een systeem om pakketten met meerdere drones te bezorgen binnen vijf jaar in de praktijk worden gebracht kunnen worden bezorgd. Het is meer een kwestie van regelgeving en maatschappelijke acceptatie dan een technische uitdaging.
Foto: Georgia Tech