In een belangrijke doorbraak voor autonome luchtrobotica hebben ingenieurs van de Universiteit van Hongkong een drone ontwikkeld die het opmerkelijke vermogen van vogels nabootst om met hoge snelheid door complexe omgevingen te navigeren.
De Safety-Assured High-Speed Aerial Robot (SUPER) kan met snelheden boven de 20 meter per seconde (72 km/u) vliegen en daarbij obstakels zo dun als 2,5 millimeter – zoals elektriciteitsdraden of twijgjes – detecteren en ontwijken, uitsluitend met behulp van eigen sensoren en rekenkracht aan boord. In tegenstelling tot conventionele drones die afhankelijk zijn van GPS of vooraf in kaart gebrachte routes, opereert SUPER volledig autonoom in onbekende omgevingen.
Het compacte systeem, slechts 28 centimeter breed en met een startgewicht van 1,5 kg, maakt gebruik van een lichte 3D LiDAR-sensor die obstakels tot op 70 meter afstand met grote precisie kan waarnemen. Wat SUPER echt innovatief maakt, is het geavanceerde planningssysteem dat tijdens de vlucht twee trajecten genereert: één die de snelheid optimaliseert door onbekend terrein te verkennen, en een ander dat de veiligheid vooropstelt door binnen bekende, obstakelvrije zones te blijven.
"Stel je een 'robotvogel' voor die razendsnel door het bos manoeuvreert en moeiteloos takken en obstakels ontwijkt. Het is alsof je de drone de reflexen van een vogel geeft, waardoor hij in real-time obstakels kan ontwijken terwijl hij op zijn doel afgaat," legt professor Fu Zhang uit, die het onderzoeksteam leidde.
In praktijktests behaalde SUPER een vrijwel perfect slagingspercentage van 99,63% in uiteenlopende uitdagende scenario's, waaronder vliegen op hoge snelheid, het ontwijken van elektriciteitsdraden, navigeren door dichte bossen en nachtvluchten. De drone toonde ook uitstekende objectvolgcapaciteiten en wist met succes een jogger te volgen door dicht bos waar commerciële drones faalden.
De technologie kent brede toepassingen, met name bij zoek- en reddingsoperaties waarbij MAV's uitgerust met SUPER-technologie snel door rampgebieden – zoals ingestorte gebouwen of dichte bossen – kunnen navigeren, dag en nacht, om overlevenden te lokaliseren of gevaren efficiënter in te schatten dan huidige drones. Het onderzoek, gepubliceerd in Science Robotics, vormt een mijlpaal in het overbrengen van autonome navigatie op hoge snelheid van het laboratorium naar de praktijk.