Veni-beurs voor ’Luchtrobots in een tastbare wereld: Drones met tastzin handelen op hun omgeving’
Vijf veelbelovende onderzoekers van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft hebben een Veni-financiering ontvangen van NWO. De financiering, van in totaal 280.000 euro per persoon, stelt de winnaars in staat om hun individuele onderzoeksconcepten de komende drie jaar verder te ontwikkelen. Vandaag stellen we Salua Hamaza aan je voor.
Onderzoek
"Drones worden tegenwoordig met name gebruikt als 'ogen in de lucht'. Toch zijn het de enige robots die niet in staat zijn tot fysiek contact. Terwijl wij, mensen, juist door fysiek contact objecten en de omgeving beinvloeden om onze wereld te creëren en vorm te geven.
Om het volledige potentieel van drones te benutten, kunnen ze worden voorzien van tastzin, en hiermee een aantal taken voor onze samenleving vergemakkelijken: van het onderhouden van infrastructuur op hoogte en het helpen van ecologen bij het verzamelen van gegevens in uitgestrekte bosgebieden, tot het verkennen van nieuwe terreinen en omgevingen die ontoegankelijk zijn voor mensen. Om dit te bereiken zal ik nieuwe ontwerpen van luchtrobots implementeren die gebruik maken van mechanische conformiteit om fysieke interactie met hun omgeving mogelijk te maken. Dergelijke ontwerpen zullen worden aangevuld met nieuwe interactiebesturingsalgoritmen, rijk aan betrouwbare informatie over de tastzin, met als doel veilige en betrouwbare operaties in de echte wereld te realiseren. Dankzij dit project zullen drones eindelijk een tastbare impact kunnen hebben op onze samenleving."
Autonomie van drones
"Deze Veni-beurs gaat dieper in op een onderwerp dat steeds meer de aandacht trekt van de wereldwijde robotica-gemeenschap - manipulatie vanuit de lucht. Sinds enkele jaren richten onderzoekers zich uitsluitend op besturingstheorie om de prestaties van vliegende robots die interactie hebben met objecten of oppervlakken te verbeteren. Vandaag de dag zijn interacterende drones nog steeds beperkt tot het laboratorium. In dit project zal ik intelligent design gebruiken om de autonomie en aanpassingsvermogen van drones tijdens taken in de lucht te verbeteren, zodat ze beter kunnen omgaan met de onzekerheden van de echte wereld. Vervolgens zal ik het ontwerp combineren met nieuwe besturingsmethoden die rekening houden met passiviteit."
Ontwerp en besturing
"Het uiteindelijke doel van dit project is om aan te tonen dat ontwerp en besturing nauw aan elkaar gekoppeld kunnen (en moeten) worden om de mogelijkheden en autonomie van vliegende robots te verbeteren. Vaak zijn robotici gefocust op real-time gedrag, waarvoor complexe besturingsalgoritmen zich efficiënt moeten gedragen. Echter, mechanisch ontwerp heeft bewezen dat ultrasnelle reacties mogelijk zijn zonder gebruik te maken van complexe controletheorieën. De essentie van dit project is om gebruik te maken van mechanische conformiteit om onbekende krachten en obstakels die drones ervaren op een passieve manier - softwarevrij - te verwerken. Voor interactieve taken in de lucht kunnen drones zo ontworpen worden waardoor ze flexibiliteit en veelzijdigheid krijgen.”
BioMorphic Intelligence Lab
"Mijn team van promovendi en MSc-studenten van het BioMorphic Intelligence Lab werkt aan nieuwe ontwerpen en besturingsmethoden die de tastzin versterken en gebruiken om de autonomie te verbeteren en nieuwe taken uit te voeren. Taken die nog nooit eerder door drones zijn gedaan. We zijn bijvoorbeeld erg actief in milieubewakingstoepassingen waarvoor we samenwerken met biologen om fysieke monsters van natuurlijke omgevingen te verzamelen. Of ecologieapparaten te plaatsen die het klimaat en de biodiversiteit in de gaten houden. Een ander interessant gebied is de verkenning van de ruimte, waarvoor luchtrobots met interactiemogelijkheden worden gebruikt om Martiaanse terreinen in kaart te brengen."
Maatschappelijke impact
"Ik ben ervan overtuigd dat interactieve drones maatschappelijke voordelen kunnen opleveren en een groot onontdekt potentieel hebben. Zodra we de interactiemogelijkheden ontsluiten, hebben we toegang tot een wereld van mogelijkheden; drones die kunnen helpen bij menselijke activiteiten in afgelegen of moeilijk bereikbare gebieden. Het gebruik van drones in ecologisch onderzoek kan bijvoorbeeld informatie opleveren over de langetermijnveranderingen die het klimaat en menselijke activiteiten met zich meebrengen. Ook zouden drones kunnen helpen bij het oogsten en monitoren van de gezondheid van planten voor boeren in de AgriTech-sector. Met deze VENI gaan we samen met onze partners ESA ESTEC en Space4Good het potentieel demonstreren van interactieve drones voor ecologie- en ruimteverkenningsmissies."