Selvstyrende mini-helikopter skal redde folk i havsnød

Aalborg Universitet forsøger at få selvstyrende mini-helikoptere til at håndtere en tung last dinglende fire meter under sig. Styreteknikken kan bruges til at redde folk i havsnød eller bære udstyr til at detektere landminer.

Af Mads Nyvold,  torsdag 30. aug 2007 kl. 07:54

Morten Bisgaard(t.v) og Anders la Cour-Harbo finjusterer den selvstyrende helikopter inden en testflyvning. Foto: Lars Horn / Baghuset

Stående ved siden af Limfjordens iling og vindkast bakser Anders la Cour-Harbo og Morten Bisgaard i øjeblikket med at overføre forståelsen af fysikkens love til computersystemet i en selvstyrende model-helikopter med en aflang trækasse flaksende fra side til side.

For nok har autonome helikoptere længe været en realitet, men at tage nøje hensyn til en last hængende i en line under sig, den egenskab har ingen af de flyvende fartøjer tilegnet sig endnu.

Morten Bisgaard, adjunkt og ansvarlig for estimaterne og computermodellerne, samt Anders la Cour-Harbo, lektor, begge fra Institut for Elektroniske Systemer ved Aalborg Universitet, tror, at den type styreteknik åbner op for en række helt nye muligheder for brugen af selvstyrende helikoptere.

Eksempelvis ved afmærkning af minefelter, der normalt foregår ved sweepning med håndkraft eller brugen af større maskiner, der simpelthen omkapsler og tæsker de nedgravede våben.

Tanken er, at en selvstyrende helikopter skal kunne klare at holde udstyr til detektering af miner få centimeter over jorden. Det lader sig endnu ikke gøre, da det kræver ganske avanceret regulering af helikopteren at styre vægten under helikopteren præcist.

»Det skal nok lykkes. Vi er i gang med testflyvninger i øjeblikket, og vi regner med, at det kommer til at fungere i løbet af efteråret« siger Anders la Cour-Harbo.

Ved livredning kan helikopteren spotte og sænke en redningskrans ned til folk, der driver væk eller er i nød for derefter at trække dem ind på land. En 75 kilo tung model-helikopter vil være væsentlig billigere end en rigtig redningshelikopter og kan stå standby langs kysten hele tiden.

I begge tilfælde er forhåbningen, at graden af selvstyring skal være så stor, at enhver uden forhåndskendskab kan aktivere helikopteren og spore landminer eller personer i havsnød. Men før det kan lade sig gøre, er der stadig et stykke vej. Først skal selve styreteknikken være på plads.

Svær at styre
»En helikopter med vægt i en wire er svært at styre, da det er et mekanisk system, der til dels har sig egen vilje. Helikopteren er i sig selv svær at styre sidelæns, og når man hænger noget under, får den en pendulvirkning, hvor toppen af pendulet også kan flytte sig. Så én ting er få kassen til at bevæge sig derhen, hvor vi vil, men helikopteren skal heller ikke lave ekstreme manøvrer,« fortæller Anders la Cour-Harbo.

Til forsøget anvender han og Morten Bisgaard en 16 kilo tung modelhelikopter med en tocylindret benzinmotor. På helikopteren er der monteret GPS-udstyr, et magnetometer og en Inertial Measurement Unit, der måler helikopterens accelerationer og rotationer ved en kombination af gyroskoper og accelerometre.

De data sendes til en onboard-computer sammen med data fra et kamera, der kigger ned på kassen, som også har en Inertial Measurement Unit.

Selve snoren mellem lasten og helikopteren er fire meter. Et præcist mål, da forskerne fandt frem til, at det gav en svingningstid på to sekunder.

»Vi vil helst ikke have noget, der svinger for hurtigt, fordi helikoptere jo er dårlige til at flyve sidelæns. Men svingningseffekten må heller ikke være for lang, for så bliver det svært for kameraet at se kassen,« beretter Anders la Cour-Harbo.

Støjfulde beregninger
Alle data sendes til en computermodel, der består af de fysiske love, der gælder for en helikopter. Den har de nordjyske forskere så udvidet med, hvad der sker, når man tilføjer en last i en wire.

For at kombinere de mange sensormålinger til brugbar information anvender de et unscented Kalman-filter, der skal tage højde for den støj, der opstår imellem de mange sekvenser, for derefter at udregne den bedste kurs for helikopteren med last.

»Kalman-filtret fungerer ganske fornuftigt og giver gode beregninger af helikopterens opførsel, men lige nu er softwaren til at styre helikopteren med ustabilt,« siger Anders la Cour-Harbo.

Han forventer, at teknikken virker om et par måneder.