Paul van Gerven
8 January 2016

Guido de Croon van het Delftse Micro Air Vehicle Laboratory heeft een theorie opgesteld waarmee drones met uitsluitend een camera afstand kunnen inschatten. Daarmee wordt een sonar overbodig en kunnen de luchtvaartuigjes dus een slag kleiner worden uitgevoerd.

Ten behoeve van hun navigatie gebruiken consumentendrones doorgaans twee soorten input: de sonar levert afstandsinformatie en uit beelden van een naar beneden gerichte camera wordt de zogenaamde optische stroom bepaald, oftewel de snelheid waarmee objecten door het blikveld van de camera bewegen. De optische stroom geeft alleen informatie over de verhouding tussen afstand en snelheid, maar gecombineerd met de sonarmetingen kan de snelheid worden berekend.

Het moet echter mogelijk zijn om met uitsluitend optische informatie afstand en snelheid te bepalen. Vliegende insekten kunnen dat namelijk ook. Zij hebben weliswaar twee ogen, maar die staan te dicht bij elkaar om diepte-informatie uit te halen. Uit eerder onderzoek is gebleken dat bijvoorbeeld bijen inderdaad sterk op de optische stroom vertrouwen. Bij een landing balanceren zij waarneming en beweging zodanig dat de optische stroom constant blijft.

Drones kunnen echter niet zonder meer met dit principe uit de voeten. In plaats van een zachte landing te maken, beginnen de apparaten vlak boven het oppervlak op en neer te oscilleren. TU Delft-onderzoeker Croon zocht de oorzaak aanvankelijk in de techniek. ‘Ik dacht dat de beeldbewerkingssoftware niet goed genoeg werkte dicht bij de grond, maar later ontdekte ik dat het effect ook bij perfecte beeldmetingen aanwezig was’, aldus Croon.

Uit een theoretische analyse bleek vervolgens dat de oscillaties wel degelijk voortvloeien uit de besturingsprincipes van de drone. Croon maakte daarop van de nood een deugd: het moment waarop de instabiliteit inzet, geeft immers ook afstandsinformatie. Door de instabiliteit tijdig te detecteren, kan bijvoorbeeld worden getimed wanneer de propellers moeten worden uitgezet tijdens de landing. Mogelijk doen bijen zelfs iets vergelijkbaars: zij hangen vaak ook even stil in de lucht vlak voor ze landen.