Wetenschappers ontwikkelen 5DOF-drone met metaaldetector om landmijnen op te sporen
Een team van wetenschappers verbonden aan de ETH Zurich is erin geslaagd om een drone te ontwikkelen die door middel van een metaaldetector landmijnen kan opsporen. Bijzonder is dat de drone dankzij kantelbare motoren zich in bijna alle richtingen kan manoeuvreren om de detector zo goed mogelijk boven het grondoppervlak te houden. Wereldwijd vallen er jaarlijks duizenden slachtoffers als gevolg van ontploffende landmijnen.
Miljoenen landmijnen
Verborgen en vergeten landmijnen zijn mondiaal een enorm probleem. In 87 landen liggen er nog tientallen miljoenen landmijnen. Naar schatting is er wereldwijd zo’n 12.000 vierkante kilometer grond onleefbaar omdat er explosieven liggen. En jaarlijks raken duizenden mensen gewond of erger doordat ze per ongeluk op een landmijn gaan staan. Meestal gaat het om gewone burgers, met name kinderen die tijdens het spelen op landmijnen terecht komen.
Een zoektocht met een metaaldetector is vaak de enige manier om mijnen op te sporen. Maar veel landmijnen worden getriggerd als gevolg van drukopbouw op de bovenliggende grond. Het is dus riskant om te voet een mijnenveld te betreden. Het opsporen van landmijnen is derhalve tijdrovend, kostbaar en gevaarlijk.
Vliegende metaaldetector
Je zou denken dat drones uitgerust met metaaldetectors ideaal zijn om landmijnen op te sporen, doordat ze geen fysiek contact maken met de grond en dus ook geen druk opbouwen. In de loop der jaren zijn diverse uitvinders aan de slag gegaan met dit idee. In 2016 werd het idee voor het eerst gepitcht. En in 2022 won een Oekraïense scholier een prijs van $100.000 met zijn idee voor een mijnenopsporende drone. Maar van een grootschalige inzet is nog altijd geen sprake.
Het probleem is dat de grond zelden netjes vlak is. Dat betekent ook dat de detector gedurende het zoeken alle kanten op moet kunnen kantelen. Bij een detector die star is vastgemaakt aan een drone levert dat direct een probleem op: als de drone van vliegrichting verandert, dan wijzigt ook de oriëntatie van het toestel en daarmee van de detector, waardoor het detectiebereik negatief wordt beïnvloed en mijnen over het hoofd worden gezien.
Drone met 5 vrijheidsgraden
Wetenschappers verbonden aan het Autonomous Systems Lab van de ETH Zurich hebben hiervoor een oplossing bedacht, in de vorm van een drone met 5 vrijheidsgraden (5DOF). Het gaat om een tricopter met motoren die kunnen kantelen. Dat wil zeggen dat de drone zijn oriëntatie ten opzichte van de grond kan behouden tijdens verplaatsingen of rotaties. Daardoor kan de detector veel beter op de juiste manier boven de grond worden gehouden.
De drone in kwestie wordt gemaakt door Voliro, een startup met roots in de ETH Zurich. Die is door de onderzoekers uitgerust met een LiDAR-detector om het te onderzoeken grondgebied nauwkeurig driedimensionaal in kaart te kunnen brengen. In combinatie met GPS is de drone in staat om systematisch een stuk grond te scannen volgens de zogenaamde boustrofedon-methode. Daarbij wordt de detector steeds onder de ideale hoek boven de grond gehouden.
Eerste testvluchten
Tijdens testvluchten bleek dat de drone inderdaad prime in staat is om (nep)mijnen op te sporen, zelfs in omgevingen met obstakels, overhangende voorwerpen of glooiend grondgebied. De volgende stap is om te onderzoeken of het systeem ook in praktijkomstandigheden ingezet kan worden. De onderzoekers zijn positief, vooral omdat ze gebruik maken van commercieel beschikbare componenten die zich al hebben bewezen.
(bron: IEEE Spectrum)
