Deze drone remt af door net als een eekhoorn zijn armen te spreiden
Drones zijn steeds sneller en wendbaarder, maar ze lopen tegen een hardnekkig probleem aan: hun motoren en propellers kunnen niet zomaar extra kracht leveren om plotselinge manoeuvres te maken. Onderzoekers uit Zuid-Korea hebben nu een verrassende oplossing gevonden: ze bouwden een drone die net als een vliegende eekhoorn zijn ‘armen’ kan spreiden om af te remmen en scherpe bochten te maken.
Slimme vleugels van siliconen
De nieuwe drone, ontwikkeld aan de Pohang University of Science and Technology, is voorzien van opvouwbare vleugels gemaakt van flexibel siliconenmateriaal. In normale vluchtstand blijven de vleugels ingeklapt. Maar zodra de drone snel moet vertragen of scherp moet draaien, klappen de vleugels uit. Hierdoor ontstaat extra luchtweerstand, die helpt bij het afremmen of sneller veranderen van richting. Een beetje zoals een vliegende eekhoorn die zijn poten uitstrekt om te sturen tijdens een sprong.
De vleugels wegen nauwelijks iets – minder dan 5 procent van het totale gewicht van de drone – en beïnvloeden de normale vlucht nauwelijks. Dankzij een slim mechaniek kan de drone de vleugels razendsnel uit- en inklappen als dat nodig is.
Kunstmatige intelligentie helpt sturen
Om te bepalen wanneer en hoe de vleugels het best ingezet kunnen worden, maakt de drone gebruik van kunstmatige intelligentie. Specifiek wordt een speciaal getraind neuraal netwerk ingezet dat leert hoe de vleugels in verschillende omstandigheden invloed hebben op de aerodynamica. Dit netwerk, dat paRNN wordt genoemd, voorspelt continu hoeveel extra luchtweerstand de vleugels zullen opleveren bij verschillende snelheden en hoeken.
Zo kan de drone niet alleen op basis van motorkracht sturen, maar ook slim gebruikmaken van de luchtweerstand. Een speciaal ontwikkelde besturingsmethode, Thrust-Wing Coordination Control (TWCC), zorgt ervoor dat de drone soepel schakelt tussen puur vliegen op propellerkracht en het inzetten van de vleugels.
Veel betere wendbaarheid
Uit tests bleek dat de nieuwe drone 13% nauwkeuriger een traject kan volgen dan een conventionele quadcopter zonder vleugels. Vooral bij scherpe bochten en plotselinge obstakels, zoals een boom die ineens opduikt in de vluchtbaan, presteerde de eekhoorn-drone duidelijk beter. In simulaties én echte buitenvluchten wist de drone sneller te reageren zonder te veel hoogte te verliezen, iets waar gewone drones soms moeite mee hebben.
Een leuke extra: de onderzoekers ontdekten dat de invloed van de vleugels in werkelijkheid zelfs groter was dan hun simulaties hadden voorspeld. Dat betekent dat deze aanpak in de toekomst nog meer potentie heeft voor drones die extreem wendbaar moeten zijn, bijvoorbeeld voor zoek- en reddingsmissies of snelle inspecties in lastige omgevingen.
(bron: Arxiv)
