Deze experimentele minidrone kan schadelijke gassen lokaliseren in 3D

Onderzoekers van de Universiteit van Osaka, SoftBank en het Tokyo Institute of Technology hebben een experimentele drone ontwikkeld die dienst doet als een vliegende gasdetector. De drone, ter grootte van een handpalm, is voorzien van meerdere geursensoren aan de hand waarvan de bron van een gaslek in drie dimensies gelokaliseerd kan worden. De onderzoekers lieten zich daarbij inspireren door biologische mechanismen.

Gebaseerd op motten

De werking van de drone is geïnspireerd op de biologische mechanismen waarmee vliegende motten chemische pluimen kunnen volgen. De onderliggende techniek heet deeltjesbeeld velocimetrie. Dat is een optische techniek om de verschillende snelheden in een luchtstroom in één keer te meten. De onderzoekers gebruikten deze techniek specifiek om de richting te bepalen van waar chemicaliën komen.

Om chemicaliën in de lucht in drie dimensies te monitoren, integreerde het team geursensoren op de boven- en voorkant van hun drone. Al doende kwam het team erachter dat de drone geuren anders opneemt, afhankelijk van de hoogte van de geurbron. Ook zorgt de drone zelf voor veranderingen in de luchtstroom. Op basis van die bevindingen ontwierpen de onderzoekers een opstelling van geursensoren en een algoritme waarmee een geur continu gevolgd kan worden, ongeacht uit welke richting deze komt.

3D-geurbronlokalisatie

“Onderzoek naar 3D-geurbronlokalisatie met behulp van een drone bevindt zich nog in de ontwikkelingsfase”, vertelt Shunsuke Shigaki, een van de onderzoekers die het onderzoek uitvoerde, aan TechXplore. “In onze eerdere studies hebben we een of twee geursensoren op een drone gemonteerd, die zich ver in hoogte en zijwindrichtingen bewoog om de geurbron te vinden. We ontdekten dat deze methode erg inefficiënt is en gezien de korte vliegtijd van de drone was het noodzakelijk om de 3D-geurvolgprestaties aanzienlijk te verbeteren.”

Aan de hand van een reeks luchtstroomvisualisatie- en lokalisatie-experimenten werd onderzocht of de drone inderdaad in staat is om chemische pluimen te volgen. Opmerkelijk genoeg ontdekten de onderzoekers dat het door hen ontwikkelde algoritme beter presteerde dan conventionele algoritmen voor het volgen van chemische pluimen. Daardoor kunnen gassen effectief worden gevolgd, zelfs in scenario’s waarin de windrichting steeds verandert.

Mogelijke toepassingen

Als mogelijke toepassingen voor drones die geuren kunnen volgen noemt het team detectie en locatie van giftige gassen, reddingsoperaties, detectie en locatie van explosieven, het opsporen van bronnen van luchtverontreiniging en het monitoren van branden.

Maar voordat de drone daarvoor ingezet kan worden willen de onderzoekers hun ontwerp verbeteren om ervoor te zorgen dat het chemische pluimvolgsysteem ook goed presteert in onzekere, rommelige en niet in kaart gebrachte omgevingen.

“Geurverspreiding is zeer complex, maar onze voorgestelde combinatie van sensoropstelling en algoritme maakt zeer efficiënte lokalisatie van geurbronnen mogelijk”, legt Shigaki uit. “We hopen dat ons voorstel de fundamentele techniek zal zijn voor de reukzin van drones. Wij willen nu graag bijdragen aan veiligheid en beveiliging door een systeem te ontwikkelen dat snel kan zoeken naar gevaarlijke chemicaliën of explosieven door met meerdere drones naar meerdere geurbronnen te zoeken.”

Avatar foto

Wiebe de Jager

Wiebe de Jager (@wdejager) is oprichter van Dronewatch en auteur van de boeken Dronefotografie en Dronevideo's maken. Wiebe is A1/A2/A3 gecertificeerd dronepiloot en beschikt over een exploitatievergunning voor de Specific categorie.

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