BedrijvengidsOok ROC-light opleidingen en verzekeringen! Zoek bedrijf

TU/e-student (24) wint afstudeerprijs met nieuwe regeltechniek voor drones 

yuri-steinbuch

Foto: Gerben van der Velden

Hoe kun je ervoor zorgen dat een industriële drone zeer precies kan navigeren en optimaal presteert, zonder dat daar veel rekenkracht voor nodig is? Over die vraag boog TU/e-student Yuri Steinbuch (24) zich. Zijn scriptie werd beloond met de Tata Steel Afstudeerprijs voor beste werk in Werktuigbouwkunde en Materiaalkunde, die ieder jaar wordt toegekend door de Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen. We vroegen Yuri om wat meer toelichting bij zijn onderzoek.

Wie ben je en hoe ben je in aanraking gekomen met drones?

“Mijn naam is Yuri Steinbuch. Ik ben afgestudeerd van een master Systems & Control aan de TU Eindhoven (cum laude), net terug van een reis rond de wereld op een elektrische motor met studententeam STORM Eindhoven en al zeven jaar samen met mijn vriendin, Kim. Ik heb als afstudeerproject een nieuwe regeltechniek ontwikkeld voor drones in een fundamenteel onderzoek.

Ik heb drones altijd al vet gevonden, maar een vriend van me bij STORM maakte me echt laaiend enthousiast. Ik kon niet anders dan aan mijn begeleider vragen of ik niet in drones kon afstuderen. En jawel; ik heb dat afstuderen zelfs bij een startup gedaan – Avular, een nieuw bedrijf in Eindhoven dat zelf industriële drones ontwikkelt.”

Wat voor onderzoek heb je precies gedaan? Wat was de probleemstelling, en wat voor oplossing heb je bedacht?

“Het gebruik van drones in de industrie is een hele nieuwe tak van sport. Pas de laatste paar jaar worden drones ook ingezet in de industrie. Een industriële drone verschilt van een consumentendrone; consumenten willen het liefst een goedkoop systeem waarmee je goed genoeg kunt vliegen, de industrie wil precisie en performance.

Het probleem bij drones is dat ze licht moeten zijn en maar weinig onboard computerkracht mee kunnen nemen. Dat is de kern van mijn onderzoek; hoe kunnen we wél de precisie en performance halen die de industrie nodig heeft, zónder de rekenkracht die daar nu voor nodig is. Specifiek heb ik dan gekeken naar de regeling (aansturen) van de propellers van de drone; welke krachten moeten ze genereren om de drone een bepaald pad nauwkeurig te laten volgen en wat doe je met de meetresultaten die je tijdens de vlucht krijgt.

De oplossing is komt erop neer dat ik een model van de drone gebruik om voorspellingen te doen over de komende paar seconden/minuten en aan de hand van die voorspellingen het gedrag van de propellers optimaliseer. Dat op zichzelf is zeker niet nieuw (Model Predictive Control voor de kenner), maar ik heb deze techniek uitgebreid door het gehele probleem op een slimme manier op te splitsen in kleinere problemen (subproblemen). Ik doe voorspellingen over elk subprobleem en gebruik de bevindingen van het ene subprobleem op een nieuwe en intelligente manier in de andere.

Het opdelen van het probleem zorgt voor lagere benodigde computerkracht, wat op zich een bekend concept is. Het (praktisch) behouden van de performance door de verschillende problemen slim te combineren; dat is waar de kracht van mijn werk zit.”

drone-tu-eindhoven

Wat zijn de volgende stappen? Ga je dit systeem verder ontwikkelen, en zo ja, hoe en waar?

“Avular is op dit moment een industriële drone aan het ontwikkelen en ze zijn bijna toe aan het leveren van hun product. Een volgende stap is zeker om deze regeltechniek gedurende de vlucht toe te passen in drones; en dan met name ook autonome drones. Er is zeker nog veel werk voor nodig om het goed werkend te krijgen, maar de basis ligt er. De TU Eindhoven heeft een nauwe samenwerking met Avular en er zijn meerdere studenten die daar aan de regeling werken, dus het systeem wordt zeker verder ontwikkeld.

Ik ben er zelf nog niet helemaal over uit wat ik ga doen; de komende maanden eerst even met mijn vriendin reizen door Zuid-Amerika. Daarna zien we weer verder; wellicht dat ik deze regeling in de Avular drone ga integreren, of misschien dat ik een andere uitdaging zoek. Eerst even eruit, en als ik terug ben ga ik weer door!”

Wat voor industriële toepassingen zijn er zoal voor drones? Wat zijn de grootste uitdagingen om deze toepassing werkelijkheid te maken?

“Welke toepassingen zijn er niet? Laatst is de eerste pizza bezorgd. Bedenk eens wat dat betekent; de hele transportsector (zeker op korte afstand) gaat op zijn kop. En dat niet alleen; je kunt autonome agrarische velden maken, je kunt inspecties uitvoeren met ongelofelijke snelheden en lage kosten, maar ook mensen in nood veel sneller helpen op onbereikbare plekken. En dan noem ik nog maar een paar toepassingen.

Wat de grootste uitdagingen zijn? Ik denk dat dat er drie zijn (zoals met veel nieuwe technologieën): techniek, regelgeving en mentaliteit.

De techniek is al een heel eind eigenlijk, maar om het echt goed te maken moeten we meer focus hebben op zelflerende drones die zichzelf blijven verbeteren, op nieuwe manieren om verschillende sensoren met elkaar te integreren en efficiënter en nauwkeuriger kunnen regelen (mijn afstuderen is daar een voorbeeld van).

Qua regelgeving is het simpel: het moet gewoon mogen. De overheid is al hard bezig, maar nog zeker niet klaar, en naar mijn smaak gaat het altijd te langzaam. Gebruik van drones binnen is geen probleem, maar buiten is het nog erg lastig; zeker als het gaat om autonome systemen, wat toch echt de toekomst is.

De mentaliteit van de mensen is het moeilijkst. Verandering is eng, dat zie je overal; bij elektrische/autonome auto’s, robots en nu ook bij drones. Mensen vertrouwen de techniek (nog) niet. Ze zijn bang dat de drone uit de lucht valt, dat mensen de scheuren in een brug nog altijd beter kunnen zien dan een drone, of dat in de transportsector alle chauffeurs zonder baan komen te zitten.

Een paradigm shift komt met veel uitdagingen en leidt altijd tot angst voor verandering. Die angst blijkt vaak ongegrond; een nieuwe technologie, zo ook deze, creëert juist banen en brengt veel nieuwe werkgelegenheid die je je nu nog niet kunt voorstellen. We gaan vooruit, we moeten vooruit, en drones zijn een geweldig onderdeel van onze toekomst.”

Wat zou er in Nederland volgens jou moeten gebeuren om het onderzoek naar toepassingen van drones te bespoedigen?

“Het is wellicht een beetje cliché, maar dat maakt het juist extra waar: investering. Bedrijven moeten de mogelijkheden zien en veel geld investeren om meer onderzoeken, prototypes en mensen te bekostigen. We gaan al goed vooruit, de TU Eindhoven bijvoorbeeld heeft een steeds groter wordende groep die zich bezig houdt met drone onderzoek. Wat mij betreft staat het bedrijfsleven alleen nog te ver weg – de startup Avular is natuurlijk een belangrijke speler, maar ik vind dat er veel meer bedrijven actief mee moeten doen. De TU op zichzelf doet nuttig onderzoek, maar om echt nieuwe industriële toepassingen te ontwikkelen heb je simpelweg meer industriële interesse en daarmee investering (tijd en geld) nodig.

Ik weet echter zeker dat dat zich uit gaat betalen. Een inspectie van een grote brug kost 2 weken en 2 ton of meer. Een drone kost nog geen halve ton… en daar kan je niet alleen die ene brug maar ook honderden anderen mee inspecteren.”

DroneLand ROC-light

Leave a Reply

Meld je nu aan voor onze nieuwsbrief!

Vul hieronder je gegevens in en blijf op de hoogte.