Het inspecteren van een beschadigd gebouw na een aardbeving of tijdens een brand is precies het soort werk dat menselijke redders willen dat drones voor hen doen. Een vliegende robot kan zoeken naar mensen die erin zitten en het reddingsteam naar hen toe leiden. Maar vaak moest de drone het gebouw binnen via een spleet in een muur, een gedeeltelijk open raam, of door tralies - iets wat de typische grootte van een drone niet toestaat.

Om dit probleem op te lossen, onderzoekers van de Robotics and Perception Group van de Universiteit van Zürich en het Laboratory of Intelligent Systems van EPFL creëerden een nieuw soort drone. Beide groepen maken deel uit van het National Center of Competence in Research (NCCR) Robotics, gefinancierd door de Swiss National Science Foundation. Geïnspireerd door vogels die hun vleugels in de lucht vouwen om nauwe doorgangen over te steken, de nieuwe drone kan zichzelf knijpen om door gaten te gaan en dan terug te keren naar zijn vorige vorm, al die tijd blijven vliegen. En het kan zelfs onderweg voorwerpen vasthouden en vervoeren.

Mobiele armen kunnen om het hoofdframe worden gevouwen

"Onze oplossing is mechanisch gezien vrij eenvoudig, maar het is zeer veelzijdig en zeer autonoom, met waarnemings- en controlesystemen aan boord, " legt Davide Falanga uit, onderzoeker aan de Universiteit van Zürich en de eerste auteur van het artikel. In vergelijking met andere drones, deze morphing drone kan in krappe ruimtes manoeuvreren en te allen tijde een stabiele vlucht garanderen.

Een onderzoeksteam van de Universiteit van Zürich en EPFL hebben een nieuwe drone ontwikkeld die zijn propellerarmen tijdens de vlucht kan intrekken en zichzelf klein kan maken om door nauwe openingen en gaten te passen. Dit is vooral handig bij het zoeken naar slachtoffers van natuurrampen.

De teams van Zürich en Lausanne werkten samen en ontwierpen een quadrotor met vier onafhankelijk draaiende propellers, gemonteerd op mobiele armen die dankzij servomotoren om het hoofdframe kunnen worden gevouwen. De aas in het gat is een controlesysteem dat zich in realtime aanpast aan elke nieuwe positie van de armen, het aanpassen van de stuwkracht van de propellers als het zwaartepunt verschuift.

"De morphing-drone kan verschillende configuraties aannemen, afhankelijk van wat er in het veld nodig is, " voegt Stefano Mintchev toe, co-auteur en onderzoeker aan de EPFL School of Engineering. De standaardconfiguratie is X-vormig, met de vier armen gestrekt en de propellers op de grootst mogelijke afstand van elkaar. Wanneer geconfronteerd met een smalle doorgang, de drone kan overschakelen naar een "H"-vorm, met alle armen langs één as of in een "O"-vorm opgesteld, met alle armen zo dicht mogelijk bij het lichaam gevouwen. Een "T"-vorm kan worden gebruikt om de camera aan boord die op het centrale frame is gemonteerd, zo dicht mogelijk bij objecten te brengen die de drone moet inspecteren.

Eerste stap naar volledig autonome reddingsacties

In de toekomst, de onderzoekers hopen de drone-structuur verder te verbeteren, zodat deze in alle drie de dimensies kan vouwen. Het belangrijkste is, ze willen algoritmen ontwikkelen die de drone echt autonoom maken, waardoor het naar passages kan zoeken in een echt rampscenario en automatisch de beste manier kiest om er doorheen te gaan. "Het uiteindelijke doel is om de drone een instructie op hoog niveau te geven, zoals 'betreed dat gebouw, inspecteer elke kamer en kom terug' en laat het zelf uitzoeken hoe het moet, ' zegt Falanga.