Nieuws Drones

Doorbraak: drones kunnen voor het eerst geheel zelfstandig in formatie vliegen

Tijdopname van de zelfstandig vliegende dronezwerm. Beeld Zsolt Bézsenyi

Het is een van de fenomenen waar een mens met verwondering naar kan kijken: een zwerm spreeuwen die schijnbaar door een onzichtbare hand geregisseerd door het luchtruim zwiert. Een van de wonderen der natuur? Niet meer, want ook drones kunnen nu geheel zelfstandig in formatie vliegen.

Onderzoekers van de Hongaarse Academie van Wetenschappen, de Hongaarse ELTE universiteit en de Nederlandse VU hebben een zwerm van dertig drones door de lucht laten scheren. Op video’s is te zien hoe de quadcopters boven een weiland bij Boedapest zwieren, om geregeld gezamenlijk om te keren, net als een spreeuwenzwerm. Soms scheidt een troepje zich af, waarna de drones elkaar weer opzoeken om gezamenlijk verder te vliegen. Van centrale regie is geen sprake: de toestellen communiceren alleen met elkaar.

Drones kunnen al langer in formatie vliegen, maar dan staat er een computer op de grond die alle afzonderlijke toestellen bestuurt en het geheel coördineert, of is het vliegpad vooraf vastgelegd en volgen de toestellen een virtueel uitgestippelde route. De drones van de Hongaarse onderzoekers stijgen op, blijven even weifelend hangen en vliegen dan gezamenlijk weg voor hun autonoom luchtballet.

Pakketdrones

Een praktijktoepassing zou het bezorgen van pakketjes kunnen zijn, waar veel pakketbezorgers als DHL en Amazon van dromen. Pakketdrones zullen in de toekomst door vooraf vastgestelde luchtcorridors moeten vliegen, en dat zouden ze heel goed autonoom en in formatie kunnen doen met de Hongaarse algoritmen. 

‘Voor zover we weten is dit niet eerder gedaan’, zegt Guszti Eiben, hoogleraar kunstmatige intelligentie aan de VU in Amsterdam. Het Amerikaanse leger heeft ook geëxperimenteerd met autonome drones, maar daarvan zijn nauwelijks details geopenbaard.

Een van de grootste uitdagingen bij het project was het dichten van de zogenoemde reality gap, het gat tussen simulatie en praktijk, zegt Eiben. Waar het in computermodellen vaak prima lukt om drones onafhankelijk van elkaar te laten vliegen, blijkt het in de praktijk lastiger.

Een van de uitdagingen was ervoor te zorgen de voorste robots de andere op tijd waarschuwen voor een koerswijziging, als bijvoorbeeld een virtuele ‘muur’ opdoemt. Tijdige waarschuwing is nodig om te voorkomen dat de drones dan te dicht op elkaar komen, waardoor botsingen kunnen ontstaan. Ook turbulentie en vertragingen in de netwerkcommunicatie kunnen het functioneren van de zwerm beïnvloeden.

Het testen van autonoom vliegende dronezwermen gebeurde daarom tot nu toe alleen in simulaties. Doordat de onderzoekers erin zijn geslaagd hun model te verfijnen, kunnen de drones nu echt zwermen, aldus hun publicatie woensdagavond in Science Robotics.

Kunstmatige evolutie

Eiben (‘mijn bijdrage aan het geheel is beperkt’) heeft de Hongaarse onderzoeksgroep geholpen bij het verfijnen van hun modellen met behulp van kunstmatige evolutie, die op supercomputers is doorgerekend. In simulaties zouden tot duizend drones tegelijk onafhankelijk kunnen vliegen met snelheden tot 115 kilometer per uur. De praktijk is nu beperkt tot dertig ‘echte’ exemplaren, onder meer uit praktische overwegingen. ‘Maar ik denk dat een groter aantal prima mogelijk is’, zegt de VU-hoogleraar.

Geert Folkertsma, universitair docent aan de vakgroep Robotics and Mechatronics van de Universiteit Twente en niet betrokken bij het onderzoek, spreekt van een interessante ontwikkeling. Normaal gesproken worden dit soort dronezwermen vaak gestuurd met drie simpele regels (afstand houden, snelheid gelijk houden aan je buurman en niet te ver afdrijven), zegt hij. ‘Dat werkt vaak prima in simulaties. Maar in de praktijk zitten er vaak fouten in positiebepaling en communicatie, waardoor zo’n dronezwerm in de lucht bijvoorbeeld enorm gaat oscilleren.’

De software is nog niet zelflerend: elke drone krijgt nu een vooraf vastgelegd algoritme ingebakken. ‘Mijn handen jeuken om dat op te pakken’, grinnikt Eiben.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.