NOS Nieuws••Aangepast
Onderzoekers van de TU Delft halen hun inspiratie voor het ontwerp van drones uit de natuur. Hun nieuwste ontwerp is gebaseerd op vliegende eekhoorns: dieren die tijdens hun zweefvlucht hun hele lichaam gebruiken om te sturen en daardoor extreem wendbaar zijn.
De zogenoemde SquirrelDrone is ontwikkeld op basis van onderzoek naar vliegende eekhoorns en koeskoezen, een soort buideldieren. Anders dan traditionele vliegtuigen of drones met vaste vleugels, kan het toestel tijdens de vlucht zijn vorm veranderen.
Dat gebeurt door bewegingen van de voor- en achterpoten, de ruggengraat, de staart en een flexibel membraan dat vergelijkbaar is met de vlieghuid van de onderzochte dieren.
Bekijk hier hoe de drone beweegt in laboratorium en de buitenlucht, in video’s gemaakt door de onderzoekers:
Volgens de onderzoekers levert dat voordelen op voor de wendbaarheid, manoeuvreerbaarheid en stabiliteit van het toestel. Uit windtunneltesten en proefvluchten blijkt dat verschillende lichaamsbewegingen elk op hun eigen manier bijdragen aan de vliegprestaties, schrijven ze in Nature Communications.
Uitdagend proces
Bij door de natuur geïnspireerde drones kijken ontwikkelaars vooral naar vogels. Maar voor dit project keek de TU Delft juist naar zwevende zoogdieren, zegt onderzoeker Salua Hamaza. “Zwevende zoogdieren sturen hun vlucht op een andere manier. Zij gebruiken hun volledige lichaam als één geïntegreerd aerodynamisch systeem.”
De onderzoekers ontwikkelden vier prototypes van de eekhoorndrone. Omdat het toestel voortdurend van vorm verandert, vergde het testen volgens de makers een andere aanpak dan bij conventionele vliegtuigen. “We konden hem niet beoordelen zoals een conventioneel vliegtuig met vaste vleugels”, zegt promovendus Liming Zheng.
Rechtstreeks terugkeren
De ontwikkeling van de SquirrelDrone staat niet op zichzelf. De TU Delft presenteerde vorige maand nog Bee-Nav, een navigatiesysteem voor drones dat is geïnspireerd op honingbijen.
Veel autonome drones gebruiken gedetailleerde kaarten van hun omgeving om de weg te vinden. Dat kost relatief veel rekenkracht en geheugen. Honingbijen laten volgens onderzoekers zien dat het ook anders kan. Ondanks hun kleine hersenen kunnen ze grote afstanden afleggen en toch terugkeren naar hun nest.
“We waren gefascineerd door het feit dat honingbijen ver van huis kunnen vliegen via kronkelende routes, maar toch bijna rechtstreeks terugkeren”, zei Guido de Croon, hoogleraar bio-geïnspireerde AI voor drones aan de TU Delft daar eerder over.
Bekijk hier een filmpje over Bee-Nav:
Biologen hebben aangetoond dat bijen voor de terugweg vertrouwen op odometrie. Dat is een techniek waarmee een dier, robot of voertuig bijhoudt hoe ver en in welke richting het zich heeft verplaatst door de eigen bewegingen te meten. Bijen gebruiken een soort ingebouwde afstands- en richtingmeter, gebaseerd op wat ze onderweg zien.
De Bee-Nav-drone leert eerst de omgeving rondom zijn thuisbasis kennen tijdens een korte leervlucht. Daarna kan hij zelfstandig navigeren met behulp van een klein digitaal brein.
Kasinspecties
Bij een test op drone-onderzoekscentrum in Valkenburg vloog een drone met het navigatiesysteem meer dan 600 meter van zijn startpunt weg en wist vervolgens zelfstandig terug te keren. Volgens de onderzoekers kunnen dergelijke systemen in de toekomst bijvoorbeeld worden ingezet voor het monitoren van gewassen in kassen of voor inspecties op locaties waar gps niet beschikbaar is.
