Onderzoekers leren virtuele drones om crashes te vermijden

24 mei 2018 Wiebe de Jager 0 reacties FlightGoggles, MIT, Sertac Karaman, simulatie, virtual reality

Overal ter wereld schieten ze als paddestoelen uit de grond: testcentra voor drones, waar naar hartelust gevlogen kan worden met experimentele toestellen. Vaak gaat het om met netten omgeven indoor parcours of afgelegen stukken luchtruim waar een crash niet zoveel kwaad kan. Maar het testen van drones kan in de toekomst net zo goed in virtual reality (VR) plaatsvinden, als het aan onderzoekers van het MIT ligt.

Virtuele drones

Om verschillende drone-ontwerpen te testen op zaken als wendbaarheid en reactiesnelheid moet er nu flink wat in de praktijk uitgeprobeerd worden. Zeker bij drones die snel vliegen kan dat flink in de papieren lopen, want een crash zorgt nu eenmaal vaak voor schade. Dat zorgt voor vertraging en extra kosten om het ontwerp verder te finetunen, want elke wijziging in het ontwerp of in de vliegparameters moet ook weer getest worden.

Om het vlieggedrag van drones op een realistische manier te kunnen testen zonder dat er daadwerkelijk gevlogen hoeft te worden hebben onderzoekers van het MIT nu een virtueel trainingsplatform ontwikkeld, genaamd ‘FlightGoggles’. Het gaat om een virtual reality-applicatie waarin virtuele drones op een natuurgetrouwe manier rondjes kunnen vliegen.

Trainingsrondjes

Als basis voor de virtuele testruimte werd een daadwerkelijk bestaand droneparcours genomen. Dankzij motion capture-camera’s werd het vlieggedrag van een echte drone nauwkeurig in kaart gebracht. Die data werd vervolgens gemodelleerd en overgebracht op een virtuele versie van de drone. Daarnaast werden er in de digitale wereld elementen toegevoegd zoals hoepels en obstakels.

De virtuele drone werd vervolgens getraind om zelfstandig rondjes te vliegen in het digitale parcours. Na het maken van honderden rondjes en een paar virtuele crashes kon het team de parameters van de digitale drone dusdanig bijstellen dat deze helemaal niet meer tegen virtuele obstakels aanvloog.

Van virtueel naar fysiek

Vervolgens werden de parameters van de virtuele drone overgezet op een fysieke drone, waarna ook dat toestel rondjes ging maken door het parcours. De onderzoekers hoopten dat de fysieke drone met de verbeterde parameters ook foutloos zou vliegen, maar dat bleek niet helemaal het geval: er werden 119 rondjes gemaakt, waarbij het zes keer misging.

Alhoewel de fysieke drone dus niet helemaal crashvrij vloog, is onderzoeksleider Sertac Karaman toch enthousiast over de resultaten. “Je kunt je voorstellen dat het veel efficiënter is om te crashen in een virtuele ruimte dan in een fysieke testomgeving. In een computersimulatie kun je snel even andere propellers kiezen of de motoraansturing wijzigen en direct zien wat daarvan de consequenties zijn. Ook kun je in VR veel extremere omstandigheden nabootsen en de grenzen opzoeken van wat mogelijk is.”

Toepassingen

Alhoewel de VR-simulatie nog verder uitgewerkt moet worden lijkt er veel potentie te zitten in de virtuele testtrack. Voor de hand liggend is het gebruik van de applicatie tijdens de ontwikkeling van nieuwe drones. Ook kunnen autonoom vliegende drones getraind worden om goed te reageren op verschillende situaties. Uiteindelijk kan het VR-model zelfs gebruikt worden om drones te trainen om veilig in de buurt van mensen te vliegen, denken de onderzoekers.