ONDERZOEK NAAR DRONES IN VOLLE VLUCHT

ONDERZOEKERS IN DE KIJKER

Als we alle verhalen mogen geloven dan zijn er binnenkort drones die je pakjes persoonlijk komen afgeven, drones die voedsel afleveren en (voor een deel) zelf opgegeten kunnen worden, mini-drones die fruitbloemen bevruchten i.p.v. bijen, films die uitsluitend met drones worden gefilmd en heeft iedereen thuis een persoonlijke drone voor leuke familiefilmpjes of voor het ophalen van je vergeten sleutels. De mogelijkheden zijn eindeloos, maar zijn ze haalbaar? Hoe ver staat de wetenschap inzake drone onderzoek?

Prof. Toon Goedemé en Jon Verbeke, twee onderzoekers die meer weten over UAS-onderzoek, geven ons meer uitleg. Professor Toon Goedemé is onderzoekshoofd van EAVISE en doctorandus Jon Verbeke werkt momenteel aan een autonome UAS voor fruittelling en schreef in 2012 zelfs mee aan een eerste wetsvoorstel rond UAS.

Prof. Toon Goedemé en Jon Verbeke

Binnen wetenschappelijk onderzoek wordt er eerder zelden gesproken over drones. Drone is namelijk een Amerikaanse term die gebruikt wordt binnen het leger. Om de civiele toepassingen van de drones uit het onderzoek te benadrukken, wordt er gesproken over een Unmanned Aerial Vehicle (UAV) of Unmanned Aerial System (UAS).

In de wetgeving wordt er dan weer gesproken over een Remotely Piloted Aircraft System (RPAS). Dit zijn allemaal afkortingen die een onbemand luchtvaarttuig beschrijven die je kan sturen of aansturen, vanaf de grond of via een computer (autonome UAS). Zowel een zeppelin, multicopter, fixed-wing vliegtuig als erg kleine insectachtige luchtvaarttuigen vallen onder deze definitie.

Uitdaging van het onderzoek

Afhankelijk van je onderzoek is het niet nodig om een UAS-model vanaf nul op te bouwen. Meestal worden commerciële UAS gebruikt die dan verder uitgerust worden met bijkomende elementen rond software en/of artificiële intelligentie. Afhankelijk van de toe te voegen elementen kies je een UAS met de capaciteiten die het mogelijk maken om de nodige aanpassingen uit te voeren. Met andere woorden: op een te kleine UAS kan je moeilijk extra elementen toevoegen. Hierdoor komt de uitdaging van UASonderzoek niet zozeer te liggen op het bouwen van een model, maar op de vernieuwde of nieuwe intelligentie die je aan het model toevoegt.

De onderzoeksgroep EAVISE geleid door prof. Goedemé concentreert zich op deze artificiële intelligentie. Het is een hele uitdaging om intelligentie te ontwikkelen die op een UAS gebruikt kan worden. Om in de lucht te kunnen blijven, moet het gewicht en het vermogenverbruik van alle extra componenten beperkt blijven. Een multicopter draagt immers via zijn propellers zijn eigen gewicht. . Momenteel is de vliegtijd van een UAS vaak beperkt tot 20-25 minuten en hun nuttige last tot een paar kilogram. Deze beperkingen maken het uitdagend om intelligentie te ontwikkelen die zo klein en licht mogelijk is, die weinig verbruikt en die tegelijkertijd de nodige complexe berekeningen kan maken. Werkt de intelligentie goed op een UAS dan kan deze ook in andere toepassingen met beperkingen nuttig zijn.

Bij het doctoraatsonderzoek van Jon Verbeke is het wel nodig om een UAS zelf te maken omdat deze eigenschappen moet hebben die op de meeste modellen niet aanwezig zijn. Zijn onder - zoek gaat over fruitinspectie door middel van een autonome UAS. De UAS vliegt autonoom door de gangen van een boomgaard en maakt door middel van zijwaartse camera’s beelden van de vruchten in de boom. Je ziet niet enkel hoeveel vruchten er aanwezig zijn maar ook de grootte van de vrucht kan nu bekeken worden. Hierdoor kan je een meer correcte oogstschatting maken en wordt over- en onderschatting vermeden wat een grote impact heeft op de winsten voor fruittelers. Om dit mogelijk te maken moet deze UAS zijwaartse camera’s (bladniveau) hebben alsook sensoren die ervoor zorgen dat de UAS geen botsingen maakt met de bomen of te hoog of te laag vliegt. Een hele uitdaging om te bouwen omdat het model moet kunnen vliegen met alle intelligentie en benodigdheden aan boord, wat extra gewicht met zich meebrengt terwijl het in de relatief nauwe gang van de fruitboomgaard moet passen.

Meerwaarde voor de maatschappij

Voor Jon zijn er al veel voorbeelden van voordelen die UAS hebben voor de maatschappij. Vooral voor moeilijker te bereiken plaatsen is er een grote meerwaarde terug te vinden, vult prof. Goedemé aan. Zo kan je met een UAS met camera makkelijk nagaan hoe intact industriële schoorstenen zijn en of ze eventueel onderhoud nodig hebben.

Dit terwijl je anders een dure hoge stelling moet opbouwen, erop klimmen en manueel moet kijken. Veel werk als er geen onderhoud nodig blijkt te zijn. Dezelfde toepassing gebeurt bij windturbines. Met een UAS kan je makkelijk blad per blad bekijken wat veel tijd bespaart in vergelijking met het manuele alternatief. Eén van de mooiste voorbeelden is de treinramp van Wetteren. Deze is achteraf in kaart gebracht met een UAS waardoor het terrein 2 dagen vroeger vrij gegeven kon worden. UAS hebben ook steeds betere camera’s. Dit kunnen zowel gewone digitale camera’s als infrarood of thermische camera’s zijn. Hierdoor zijn toepassingen binnen brandweer, camera - bewaking en voor landmeters een grote meerwaarde waar EAVISE aan werkt.

Er zijn echter ook uitdagingen vanuit de maatschappij zelf die het moeilijk maken om met UAS een bijdrage te leveren aan de maatschappij. Zo is er sinds april 2016 een wetgeving met betrekking rond UAS die onderzoek bemoeilijken. Elk toestel moet verzekerd en geregistreerd zijn wat moeilijk is bij modellen die je wilt uittesten of waarvan je regelmatig een nieuwe versie moet maken om problemen op te lossen. Daarnaast is een pilootvergunning te duur om studenten met een UAS te laten oefenen. Ook vereisen sommige toepassingen en prototypes slechts een korte actieve periode zoals bijvoorbeeld de UAS van Jon zijn onderzoek. Eigenaars van boomgaarden, maar ook bedrijven in het algemeen hebben drones slechts een paar keer per jaar nodig. Jon ziet hierdoor een groot potentieel in serviceproviders. Zij hebben UAS met verschillende toepassings - mogelijkheden in voorraad die volledig conform wetgeving zijn en kunnen snel ingehuurd worden voor korte opdrachten.

Bijdrage van een ingenieur

Door de brede opleiding en een hands-on approach beheersen ingenieurs verschillende disciplines. Een ingenieur staat sterk op vlak van ontwerp en productie, sales (kent het product), advies voor wetgeving, autonome navigatie en ontwikkeling van nieuwe software die ook getest en verbeterd moet worden. Het constant testen en ontwikkelen van nieuwe abstracte ideeën en de toepassing ervan maakt van ingenieur echt een topberoep.

De toekomst van de UAS In de inleiding werden er een paar toekomstige mogelijkheden met drones opgesomd die niet meer zo veraf zijn. Filmen met een UAS is reeds mogelijk en wordt al veel gebruikt. EAVISE doet onderzoek naar een volautonome UAS die zelf het beste gezichts - punt opzoekt om acteurs te filmen, waarbij aan cinemato grafische regels voldaan is, zodat het filmpje er professioneel uitziet.

Hoewel er nog obstakels zijn, maakt de UAS steeds meer en meer deel uit van ons dagelijks leven. Is het niet in de vorm van een UAS dan wel de artificiële intelligentie die ontwikkeld is voor een UAS en gebruikt wordt binnen andere uitvoeringen. Zal de UAS een blijvend onderdeel van onze maatschappij worden na de huidige hype? Deze vraag zal de komende jaren zeker beantwoord worden.

Sharon Van Damme