Deze drone is oprolbaar en vliegt als een esdoornzaadje

Je hebt vast wel eens gezien hoe het zaadje van een esdoorn als een soort minihelikopter meegevoerd wordt door de wind. Wat blijkt: hetzelfde principe kan gebruikt worden om een drone in de lucht te houden. Onderzoekers hebben een oprolbare monocopter ontwikkeld die net als een esdoornzaadje al tollend om zijn as in het rond kan vliegen: de F-SAM.

F-SAM

Als het over drones gaat denk je al gauw aan de welbekende quadcopter of misschien wel aan vliegtuigachtige toestellen. Maar het is niet gezegd dat drones in de toekomst altijd van het type multirotor of fixed-wing zullen zijn. Sterker nog, er zijn wat de mechanica betreft veel eenvoudiger ontwerpen denkbaar.

Dat bewijst ook de Foldable Single Actuator Monocopter – kortweg F-SAM – die werd ontwikkeld aan de Singapore University of Technology & Design. De inspiratie voor het ontwerp van deze drone komt rechtstreeks uit de natuur: van de Acer palmatum (Japanse esdoorn) om precies te zijn. Het toestelletje tolt namelijk net als een esdoornzaadje om zijn as, en kan op die manier voldoende stuwkracht ontwikkelen om op te stijgen en rond te vliegen.

De F-SAM bestaat uit een enkel vleugelprofiel en een elektromotor. De motor zorgt ervoor dat de vleugel om de top-as gaat draaien. Die draaiende beweging zorgt vervolgens voor een naar beneden gerichte luchtstroom, die de drone doet stijgen. Bijzonder is dat de vleugel ook nog eens opgerold kan worden. Daardoor laat de drone zich tot een klein pakketje opvouwen.

Eenvoudig ontwerp

Het ontwerp kenmerkt zich door eenvoud. Door het motortje sneller te laten draaien, stijgt de drone. En door het toerental te verlagen, zal de drone in hoogte zakken. Als de motor volledig uitvalt, valt de drone niet meteen uit de lucht, maar zal deze – net als een esdoornzaadje – uit zichzelf tollend op een beheerste manier dalen. Autorotatie, heet dat in ingenieurstaal.

Het is zelfs mogelijk om de drone in een bepaalde richting te sturen. Dat vergt een pulserende aansturing van het motortje. Die moet dan op de juiste momenten een extra zetje geven, in de gewenste vliegrichting. Daarmee heeft de drone vijf vrijheidsgraden qua besturing.

Het huidige prototype van de F-SAM is gemaakt van lichtgewicht balsahout en kunststof, met kleine koolstoffiber pootjes om het vleugelprofiel van de grond te houden tijdens het opstijgen. Het totale gewicht is 69 gram. De batterij maakt 40% van het gewicht uit. De maximale vliegtijd is maar liefst 16 minuten.

Positionering en sensoren

Volgens de onderzoekers kan de F-SAM zowel indoor als outdoor gebruikt worden. Een ingebouwd elektronisch kompas zorgt voor de aansturing in relatieve richtingen. Een volgende versie zal ook beschikken over GPS, zodat de drone bij outdoor gebruik zijn absolute positie kan bepalen en waypointmissies kan uitvoeren.

Het is zelfs mogelijk om een camera toe te voegen, alleen komen foto’s er onscherp uit, door het constante tollen van de drone. Volgens de onderzoekers kan een 360º camera op dit vlak mogelijk uitkomst bieden. Ook behoort toevoeging van een LiDAR tot de opties. Doordat de drone ronddraait, hoeft de laserscanner dat niet meer te doen.

De F-SAM drone in opgerolde toestand

Mogelijke toepassingen

De onderzoekers denken niet dat een drone van het type F-SAM een goed alternatief is voor de quadcopters waarmee foto’s en video’s worden gemaakt. De drone leent zich eerder voor het verzamelen van meetgegevens. Zo zou een zwerm bestaande uit F-SAM drones vanaf grote hoogte losgelaten kunnen worden, waarna de toestelletjes al tollend bijvoorbeeld klimaatonderzoek doen.

Doordat de drone relatief stil vliegt, is het ook denkbaar dat de F-SAM zich goed leent voor militaire toepassingen, zoals het vergaren van inlichtingen op het slagveld. De onderzoekers noemen dat nogal eufemistisch single-use GPS-guided reconnaissance missions.

De inspiratie voor de F-SAM drone: een esdoornzaadje

(bron: IEEE Spectrum)

Wiebe de Jager

Wiebe de Jager (@wdejager) is oprichter van Dronewatch en auteur van de boeken Dronefotografie en Dronevideo's maken. Wiebe is gecertificeerd (RPA-L) dronepiloot en beschikt over een volledige ROC vergunning.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Meld je aan voor onze nieuwsbrief!

Vul hieronder je gegevens in en blijf op de hoogte.

Open nieuwsbrief aanmeldformulier