Kleine drones zoeken gaslek
Regio - Bij een gaslek in een groot gebouw of op een industrieterrein moeten brandweerlieden nu nog naar binnen met gasdetectie-instrumenten. Het kan geruime tijd duren voordat ze het gaslek vinden en ze riskeren hierbij soms hun leven. Onderzoekers van de TU Delft, de Universiteit van Barcelona en Harvard University, waaronder Bart Duisterhof uit Bergschenhoek, hebben nu voor het eerst een zwerm kleine – en dus zeer veilige – drones ontwikkeld die autonoom gasbronnen kunnen detecteren en lokaliseren in onoverzichtelijke binnenruimten.
De kunstmatige intelligentie voor deze complexe taak vormde de belangrijkste uitdaging voor de onderzoekers, aangezien rekenvermogen en geheugen van de kleine drones zeer beperkt waren. Ze losten dit probleem op door middel van op de natuur geïnspireerde navigatie- en zoekstrategieën. Het onderzoek vormt een belangrijke stap in de ontwikkeling van intelligentie van kleine robots. Het praktisch belang is groot, want gaslekken kunnen hiermee efficiënter worden gevonden zonder dat mensen hun leven op het spel hoeven te zetten.
Autonome lokalisatie gasbronnen
Autonome lokalisatie van gasbronnen is een complexe taak. Kunstmatige gassensoren zijn minder goed dan dierenneuzen in staat om kleine hoeveelheden gas te detecteren en te reageren op snelle veranderingen in de gasconcentratie. Bovendien kan de omgeving waarin het gas zich verspreidt complex zijn. Veel van het onderzoek op dit gebied heeft zich dan ook gericht op zelfstandige robots die naar een gasbron zoeken in vrij kleine omgevingen zonder obstakels, waarin de bron gemakkelijker te vinden is.
De natuur
“In de natuur zijn er allerlei voorbeelden van succesvolle navigatie en lokalisatie van geurbronnen met zeer beperkte middelen”, aldus Bart Duisterhof, die aan het onderzoek gewerkt heeft in het kader van zijn masterscriptie aan de TU Delft. “Denk maar aan fruitvliegjes, die ’s zomers met hun kleine hersentjes van zo’n 100.000 neuronen onfeilbaar de bananen in je keuken weten te vinden. Ze doen dit door handig eenvoudige acties te combineren, zoals tegen de luchtstroom in vliegen, of juist loodrecht op de luchtstroom, afhankelijk van of ze de geur wel of niet ruiken. Omdat we op onze robots geen luchtstroomsensoren hebben, konden we dit gedrag niet direct kopiëren, maar we hebben onze robots wel vergelijkbaar eenvoudig gedrag bijgebracht om hun taak te volbrengen.”
Praktische toepassingen
Er is meer werk nodig om dit type technologie verder te ontwikkelen tot een volledig werkend product. De betrouwbaarheid van de navigatie moet bijvoorbeeld worden verbeterd voordat de drones kunnen worden ingezet in een echt noodscenario. Het huidige resultaat is echter veelbelovend. De ontwikkelde algoritmen zijn niet alleen bruikbaar voor het opsporen van gaslekken in gebouwen, maar ook voor wetenschappelijke missies zoals het opsporen van methaan op Mars, of zakelijke toepassingen zoals het vroegtijdig opsporen van ziekten of plagen in kassen. Zie ook: https://www.youtube.com/watch?v=hj_SBSpK5qg