Wetenschappers van de TU Delft maken autonome miniracedrone

Wetenschappers van de TU Delft hebben een kleine autonome racedrone ontwikkeld. De drone weegt 72 gram en heeft een diameter van 10cm. Het onbemande vliegtuig kan autonoom een parcours afleggen met een kleine camera en een beperkte hoeveelheid rekenkracht.

De snelheid waarmee de Delftse dwergdrone de baan aflegt, is vergelijkbaar met die van de snelste grotere autonome racedrones, claimt de TU Delft. Die drones hebben doorgaans betere camera's, krachtiger processors en vaak ook laserscanners om de omgeving te analyseren.

De kwaliteit van de metingen van de sensoren en de camera van de minidrone is slecht, vanwege de beperkingen van de omvang en het gewicht. Daarom vertrouwt de drone grotendeels op een model van voorspellingen. Dat model kan de positie van de drone aanpassen op basis van visuele metingen zonder dat een accuraat beeld vereist is. Dat kan de drone door efficiënte algoritmes voor machine vision. De drone kan daardoor met 2m/s rondjes door een klein parcours met vier poortjes vliegen, waarbij het goed kunnen detecteren van de poortjes een van de belangrijkste eigenschappen van de algoritmen is.

Toch is er nog veel te verbeteren volgens het onderzoeksteam. "We zijn op dit moment nog ver verwijderd van de snelheden die goede menselijke droneracers halen. Om de volgende stap te kunnen zetten moeten de besturing, de schatting van positie en snelheid en de computervisie nog beter worden'', zegt Christophe De Wagter van het MAVLab van de TU Delft. De autonome drones moeten op termijn voor andere toepassingen dan alleen racen te gebruiken zijn, volgens het MAVLab, bijvoorbeeld bij het opsporen en het redden van mensen of het afleveren van pakketten.

De onderzoekers hebben hun bevindingen in een paper met de titel Visual Model-predictive Localization for Computationally Efficient Autonomous Racing of a 72-gram Drone gepubliceerd.

Reacties (36)

[Sergelwd]

2m/s is juist heel laag vergeleken bij andere autonome drones..
Je zou denken dat hoe kleiner de drone hoe sneller en wendbaarder hij word.

[Groningerkoek]

Als jij een oplossing hebt hoe je de hardware van die andere drones in een drone van 72 gram en een diameter van 10cm krijgt willen zij jou ongetwijfeld wel een geweldig mooie vakantie sponsoren.

[Sergelwd]

https://store.microdrone.co.uk/pages/technical-specs

Ietsjes groter maar deze kunnen het al voor consumenten.

De Crazyflie is zelfs nog een stuk kleiner en lichter.

Misschien is de pitch gewoon niet helemaal goed van de TUDelft, of het is gewoon een achterhaald stukje techniek wat ze hier proberen te pitchen als iets nieuws.

[Reactie gewijzigd door Sergelwd op 23 juli 2024 07:32]

[DaKluit]

Die waar jij naar linkt bestuur je zelf, die van de TUDelft vliegt autonome. Is nogal een verschil in rekenkracht wat er nodig is

[Sergelwd]

Die waar ik naar link kan het allemaal;)

[DaKluit]

Ik zie daar alleen een "Micro Drone 3.0". Deze is alleen handmatig te besturen, afgezien van de zeer beperkte return to home functie welke alleen bestaat uit achteruit vliegen
Dat is iets heel anders dan een camera op de drone gebruiken om de omgeving te scannen en zelf een route te laten berekenen en vliegen. Wat die van de TUDelft dus kan.

[KoffieAnanas]

Bedoel je deze?

https://www.droningon.co/...eading-video-comparisons/

Deze is nog niet te koop zo te zien, en zien is geloven.

Verder is de interpretatie van autonoom anders. De Micro Drone 4.0 drone blijft autonoom op zijn positie als de verbinding wegvalt. Of vliegt autonoom een vooraf vastgelegd traject, exact zoals opgegeven. Deze drone zal dus niet objecten uit zichzelf kunnen ontwijken, maar zal hard ergens tegenaan botsen als dit op zijn voorgeprogrammeerde pad komt.

Klinkt leuk en aardig, maar haalt het bij lange na niet bij de kleine drone van de TU Delft. Die tevens al heeft bewezen (autonoom) te vliegen, en de Micro Drone 4.0 is voorlopig nog fantasie.

[Sergelwd]

Mja, het is sowieso nogal een degradatie van het woord autonoom wat ik tot nu toe zie van drones.
Het voorbeeld van de TUDelft is natuurlijk evengoed nog niet instaat om zichzelf buiten hun sandbox om te redden.
Maar het blijft goed at er aan gewerkt word, ik had wellicht gehoopt dat de techniek al een stukje verder zou zijn.

[ViperXL]

Hij is absoluut niet autonoom, hij kan zelf hoveren en een klein beetje een plan vliegen.
Deze autonome drone van TU Delft kan al veel meer, ze hebben nu enkel laten zien dat het een parcour kan afleggen met 4 poortjes maar hij herkent vast en zeker al wel meer. Dit releasen ze natuurlijk alleen omdat dit nu compleet foutloos gaat.

Die Micro Drone 4 is wel een geinig dingetje, super scherpe fotos en best klein voor een drone.

[ViperXL]

Dan mag je even linken waar jij versie 4.0 ziet, ik kan het nergens vinden

Does Micro Drone 3.0 fly autonomously and have a ‘follow me’ feature?
We find this technology very interesting, but so far outside of the lab this is a long way off. In 2013, we built prototypes that used sonar and IR sensors to fly autonomously, however due to outside variables this didn’t add much stability. We are focused on making the drone more automatic using reliable sensors that make the drone easier to control.
FAQs - Micro Drone

Voor zover te zien dus niet autonoom.
Laatste blog post was trouwens van september 2017.

[Reactie gewijzigd door ViperXL op 23 juli 2024 07:32]

[Sergelwd]

https://dronereviewsandne...5grams-13-minute-battery/

Wel een stukje zwaarder geworden door het autonome gedeelte blijkbaar.

[DaKluit]

Nog steeds niet autonoom zoals die van de TUDelft

[thaije]

Als ik het goed begrijp streamt de Micro Drone waar je naar linkt de camerabeelden en andere data naar de telefoon waar die mee verbonden is, waar de processing word gedaan voor autonome navigatie en dergelijke. Bij die van de TU Delft gebeurt dat op de drone zelf.

2 m/s is daarnaast inderdaad traag, maar vergelijkbaar met andere drones die zo'n parcour autonoom moeten afleggen met processing op de drone zelf.

[multikoe]

Uit het artikel blijkt dat de snelheid niet zozeer beperkt wordt door de hardware, maar door de verwerkingssnelheid van de software. Je mag verwachten dat daar dus grote stappen in gemaakt gaan worden.

[360Degreez]

De techniek is mooi, maar ik maak me zorgen over militaire inzet. Of het nu de yanks zijn of een gefrustreerde dictator, een zwerm van 800 van die dingen met micro-machinegeweren of een biologisch- chemische lading is nauwelijks tegen te houden.

Vooral als ze volledig autonoom zijn en dus niet radiografisch onderschept kunnen worden...

[Dark Angel 58]

De techniek is mooi, maar ik maak me zorgen over militaire inzet. Of het nu de yanks zijn of een gefrustreerde dictator, een zwerm van 800 van die dingen met micro-machinegeweren of een biologisch- chemische lading is nauwelijks tegen te houden.

Vooral als ze volledig autonoom zijn en dus niet radiografisch onderschept kunnen worden...

Geen probleem... Als je EMP hebt, gewoon aanzetten... en dan vallen alle drones neer! Wel nadeel dat alle elektrische apparaturen beschadigd worden;

[esak]

EMP's zijn leuk maar als daar tijdens het ontwerp proces aan gedacht wordt is dat vrij makkelijk tegen te houden. Een simpele faraday kooi in de behuizing beschermt al alle belangrijk elektronica. Motoren die daar mogelijk buiten staan zijn sowieso al vrij robuust tegen EMP aanvallen (EMP = elektrisch/magnetisch veld, en een motor werkt uit zichzelf al met sterke elektrische/magneetvelden).

[Dark Angel 58]

ja dat helpt wel een beetje... maar de kooien van Faraday zijn niet effectief tegen zwaardere EMP aanvallen, want het kan door elke bescherming heen dringen.

[Belboer]

De motoren zijn wel robuust maar dit zijn borstelloze motoren. Die worden elektronisch gecommuteerd . De motoren zijn elektrisch gezien spoelen. Een EMP is een puls en dus een hoogfrequent fenomeen. Een spoel is voor hoogfrequent een openverbinding. Je krijgt de EMP puls dus op de draden van de motoren te zien.

De eindtrap van de commutator, ook wel electronic speed controller (ESC) genoemd bestaat uit FET's. Die FETS hebben een maximum spanning waarboven ze doorslaan en kapot gaan. Een stevige EMP zal door de bedrading naar de motoren opgepakt worden en kan prima de FETs slopen.
Goede bescherming tegen een EMP is lastig. Maar lang niet zo lastig als het genereren van een EMP die krachtig genoeg is om een enige afstand elektronica uit te schakelen.

[multikoe]

Er is natuurlijk al gewoon een wapenwedloop gestart. EMP wordt al genoemd, maar ook het uit de lucht schieten met een laser lijkt mij een optie. Een laser heeft geen massa-traagheid en kan dus veel sneller veel kleine doelen uitschakelen.
En de autonome drone uit het artikel kan natuurlijk ook defensief ingezet worden en autonoom vijandige drones uit de lucht halen.

[SuperDre]

Hmmm, moet eerlijk zeggen dat als ik de drone zo zie en wat ze er mee laten zien, ik verre van impressed ben.

[multikoe]

Dat is meestal zo als je kijkt naar de eerste fase van een ontwikkelingstraject. En het is ook een beetje makkelijke kritiek. Het maakt wel duidelijk dat het erg lastig is om verder te kijken dan vandaag en dit soort ontwikkelingen te zien als de eerste stap op weg naar iets waar je wel degelijk van onder de indruk gaat raken.

[SuperDre]

Klopt, maar nu is het niet meer dan wat al een hoop 'amateurs' gedaan hebben zonder enige vorm van subsidie. Het is JUIST dat deze mensen tijd genoeg hebben, en je zou zeggen ook kennis, dat ik er meer van verwacht.

[the_stickie]

2m/s klinkt natuurlijk een stuk indrukwekender dan 7,2km/u

Al bij al een knap staaltje technologie, maar er is duidelijk nog ruimte voor verbetering!

[hsb85]

0,1km/u per gram is best indrukwekkend.

[the_stickie]

euh.. sinds wanneer is massa en snelheid gerelateerd?
Als je nog een relatie met dichtheid zou zoeken, tot daar en toe

[Holk]

E = mc2

[Tassadar32]

Mja, ziet eruit als een redelijk standaard 2-cells (2s) setup met brushless motortjes, afgezien van de ietwat lompe flight controller dan, maar die zal wel nodig zijn voor het autonome gedeelte. Mijn 1-cells (1s) TinyHawk is kleiner maar kan wel een stuk sneller dan dat. Een pepperfish of andere 2-cells micro racer gaat weer wat sneller. Een 4-6 cells racer gaat makkelijk harder dan 120km/h. Met race drones is groter meestal sneller in een rechte lijn, kleiner is wendbaarder.

[Reactie gewijzigd door Tassadar32 op 23 juli 2024 07:32]

[Immutable]

Ik zag jaren gelden van die drones die geweldige dingen konden doen. Bleek dat ze aangestuurd werden door krachtige computers aan de grond + hele dure camera's die de drones konden tracken.
Toen ging voor mij de lol eraf.

Het is alleen echt indrukwekkend als dus de Drone zelf alle berekeningen doet, en het gehele vliegwerk.

[palexander]

De drone lijkt gebaseerd op de Eachine Trashcan: 48 g (met originele 1s 300 mah lipo-batterij x2)
Als deze specs kloppen is 72g een aanzienlijke gewichtstoename, maar als de snelheid 2 m/s is lijkt de software de bottleneck. Misschien is er bewust voor gekozen om een hele kleine wendbare drone te gebruiken, ondanks dat de snelheid van een met de hand bestuurde drone, verre van haalbaar is met de huidige software.

[Timfonie]

Vooral het volgende detail is interessant:

"Daarom vertrouwt de drone grotendeels op een model van voorspellingen. Dat model kan de positie van de drone aanpassen op basis van visuele metingen zonder dat een accuraat beeld vereist is."

Dit principe is inherrent aan de biologische manier van informatie verwerken en dus ook hoe onze hersenen werken. Voor de toekomst van AI zal dit heel belangrijk worden, ook op andere vlakken dan het visuele.

[Groningerkoek]

EDIT: laat maar, fout gelezen.

[Reactie gewijzigd door Groningerkoek op 23 juli 2024 07:32]