Onderzoekers van de TU Delft hebben een drone ontwikkeld die met tastzin een tak kan vinden en vastgrijpen. Daardoor hoeft het toestel bij het landen niet volledig op camerabeelden te vertrouwen. Zodra de drone stevig aan een tak hangt, kunnen de motoren worden uitgeschakeld en neemt het energieverbruik sterk af.
De drone is uitgerust met een drievingerige robothand met in totaal negen aanraaksensoren. Iedere vinger bestaat uit drie segmenten, geïnspireerd op de verhoudingen van een menselijke hand. De sensoren registreren wanneer de vingers een object raken. Op basis van die contactpunten kan de drone bepalen waar een tak zich bevindt en onder welke hoek die loopt.
Vooraf hoeft de exacte positie van de tak niet bekend te zijn. Een grove inschatting is voldoende. De drone maakt vervolgens een zoekbeweging in de vorm van een acht, terwijl de vingers steeds openen en sluiten. Zodra een van de sensoren contact maakt, gebruikt het systeem de bekende positie en vorm van de vingers om het raakpunt in de ruimte te bepalen.
Daarna past de drone zijn positie en oriëntatie aan totdat alle drie de vingers voldoende contact met de tak hebben. De hand sluit zich vervolgens rond de tak en de motoren kunnen worden uitgezet. Lukt het grijpen niet, dan trekt de drone zich terug naar een veilige zweefpositie om een nieuwe poging te doen.
De onderzoekers willen hiermee een beperking van drones die vooral op visuele waarneming vertrouwen ondervangen. Tijdens de nadering kan een camera een doel goed in beeld brengen, maar op korte afstand kunnen de grijper en de tak zelf het zicht blokkeren. Juist op dat moment levert aanraking extra informatie op.
“Elke sensor vertelt ons alleen: ‘hier zit iets’. Maar als je de vorm van je eigen hand kent, is dat genoeg om te reconstrueren waar de tak zich bevindt en hoe die is georiënteerd”, zegt TU Delft-onderzoeker Anton Bredenbeck.
De grijper gebruikt torsieveren die de vingers vanzelf laten sluiten. Met een peesmechanisme kunnen de vingers worden geopend. Zachte siliconen contactvlakken zorgen voor grip en maken het mogelijk om zich aan verschillende oppervlakken aan te passen. Omdat de veren de hand gesloten houden, is na het vastgrijpen geen voortdurende aandrijving nodig.
Tijdens vliegproeven testten de onderzoekers het systeem ook met bewust onnauwkeurige informatie over de positie, oriëntatie en dikte van de tak. De drone kon die afwijkingen tijdens het contact corrigeren met behulp van de tastinformatie. Een aanpak die alleen uitgaat van vooraf bepaalde informatie over het doel bleek volgens de onderzoekers minder goed bestand tegen dergelijke fouten.
De techniek kan volgens het onderzoek bruikbaar zijn in omgevingen waar camerazicht beperkt of onbetrouwbaar is. Voorbeelden zijn boomkruinen en dichtbebouwde industriële installaties. Ook kan het vermogen om langdurig zonder draaiende motoren aan een constructie te blijven hangen interessant zijn voor drones die langere tijd op één locatie moeten observeren.
Het onderzoek van Anton Bredenbeck, Anish Jadoenathmisier en Salua Hamaza is gepubliceerd in npj Robotics. De onderzoekers laten zien hoe fysiek contact niet alleen een risico voor vliegende robots hoeft te zijn, maar ook kan worden gebruikt als informatiebron voor waarneming en besturing.
