Zwerm kleine drones verkent onbekende omgeving

Onderzoekers van TU Delft, de Universiteit van Liverpool en de Radboud Universiteit Nijmegen hebben een zwerm piepkleine drones gepresenteerd die geheel zelfstandig een onbekende omgeving kan verkennen. Zij noemen het een ‘belangrijke stap vooruit’ binnen het vakgebied van de zwermrobotica.

Het voornaamste uitgangspunt was dat reddingswerkers in de toekomst een zwerm kleine drones zouden kunnen loslaten om een rampgebied, bijvoorbeeld een gebouw dat op instorten staat, te verkennen. Die zwerm drones zou het gebouw binnenvliegen, dit verkennen en vervolgens terugkeren naar het basisstation met relevante informatie.

De uitdaging zit hem in het feit dat de piepkleine, 33 gram wegende drones autonoom moeten kunnen navigeren met zeer beperkte sensoren en rekencapaciteit. Het gezamenlijke onderzoeksteam heeft deze uitdaging opgelost door zich te laten inspireren door de relatieve eenvoud waarmee insecten hun weg vinden.

Insectenzwermen brachten robotici op het idee dat kleine robots hun individuele beperkingen ook kunnen overwinnen door als zwerm te opereren. Zwermen kleine, goedkope robots zouden dan taken kunnen uitvoeren die momenteel buiten de mogelijkheden vallen van grote, individuele robots. Zo zou een zwerm kleine, vliegende drones een rampgebied veel sneller kunnen verkennen dan één grotere drone.

Trajecten van zes minidrones die in minder dan zes minuten een hele kantoorverdieping verkennen. De drones vertrekken vanaf het basisstation op de startlocatie in het midden, verkennen de open kamers, en keren ten slotte terug naar het basisstation

De grootste uitdaging bij verkenning door zwermen is dat het lastig is om kleine robots zelfstandig hun weg te laten vinden door een onbekende omgeving. Dit komt omdat kleine robots heel beperkt zijn in hun vermogen om waar te nemen en te rekenen. Hier bood de natuur belangrijke inspiratie. Insecten maken geen gedetailleerde plattegronden. In plaats daarvan onthouden ze herkenningspunten en plekken die relevant zijn voor hun gedrag, zoals voedselbronnen en hun nest.

Het onderzoek werd gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) in het kader van het programma Natural Artificial Intelligence. Het doel van het onderzoeksproject was om stappen te zetten in de richting van het gebruik van zwermen drones bij reddingsoperaties.