Avancerede sensorer er dronernes næste teknologiske tigerspring

Mathias Flindt fra Teknologisk Institut har en lettere forsimplet, men alligevel meget sigende allegori for det stade, som droneteknologien befinder sig på lige nu:

Man kan sammenligne dronerne med en fodboldspiller på en fodboldbane. Han kan ikke se bolden, ikke høre sine medspillere, ikke sparke til bolden.

Men dronerne får flere og flere sanser i disse år. Og avancerede sensorer som radarer og multispektrale kameraer kan blive det teknologiske tigerspring, der gør dronerne i stand til – billedlig talt – ikke blot at se og høre deres medspillere, men også sparke på mål: altså udføre fysisk arbejde som præcisionssprøjtning og coating.

»Så har du – som jeg ser det – lige pludselig et langt mere komplet værktøj,« siger civilingeniør Mathias Flindt, der er en af droneeksperterne hos Teknologisk Instituts Center for Robotteknologi.

Skal interagere med omgivelserne

Der findes nok ikke en drone på markedet i dag, som ikke har sensorer indbygget, men der er primært tale om sensorer til intern styring af dronen – såsom gyroskoper og accelerometre.

»Næste skridt bliver at bruge mere avancerede sensorer til naviga­tion og til interaktion med omgivelserne,« siger Mathias Flindt.

LIDAR-LAG OG REVOLUTION

Brugen af og produktionen af lidarer er en essentiel, men også ofte overset del af udviklingen af selvkørende biler og autonome robotter. I en serie beskriver Ingeniøren udfordringerne og mulighederne med de særlige sensorer.

1: Lidar-sensorer på nippet til endeligt gennembrud

2: Knaphed på sensorer forsinker fremtidens biler

3: Kvantespring inden for sensorteknologi gavner gravrøvere

4: Lidar-sensorer er dronernes næste teknologiske tigerspring(Denne artikel)

Flere af disse sensorer kendes allerede fra mobile robotter, hvor eksempelvis lidar-sensorer (Light Detection & Ranging) er en vidt udbredt teknologi. Den slags sensorer skal nu rykkes op i dronerne. Det er ikke uden udfordringer.

For det første må sensorerne ikke være for tunge. Og hvor en lidar-sensor i en mobil robot kun skal orientere sig i ét plan, skal en tilsvarende sensor i en drone typisk kunne orientere sig i flere planer.

Derfor har sensorproducenten Sick eksempelvis udviklet en ny lidar-sensor til netop droner, som Teknologisk Institut har lånt til en række udviklingsprojekter. Den er i stand til at scanne et område i fire planer i forskellige vinkler.

Flyvefærdige radarer

En anden sensorteknologi, som Teknologisk Institut arbejder på at gøre flyvefærdig, er radarer.

De bruges i dag til inspektion i byggeriet, blandt andet til gennemlysning af betonkonstruktioner, men ifølge Mathias Flindt ville det være oplagt at montere den slags radarer på droner, så man lettere kan inspicere svært tilgængelige konstruktioner som broer og højhuse.

Teknologisk Institut regner med at få en prototype på en drone udstyret med en radar op at flyve her i foråret.

Mere kompliceret end Boeing 747

En kort droneflyvetur fra Teknologisk Instituts lokaler i Forskerparken i Odense arbejder forskere fra Syddansk Universitets center for droner – SDU UAS Center – ihærdigt på at ‘sætte dronerne fri’, som lektor Kjeld Jensen udtrykker det.

Sensorteknologier er en vigtig komponent i de sense & avoid-­systemer, som SDU arbejder på at udvikle, men Kjeld Jensen er ikke ubetinget glad for betegnelsen ‘avancerede sensorer’.

»Det er jo ikke et mål i sig selv at have en avanceret sensor. Det er et mål, at sensoren og processeringen af sensordata kan løse en given opgave. Og lige præcis i forhold til næste teknologispring handler det om at få dronerne til at flyve uden for synsvidde – og på længere sigt gøre dem til servicerobotter. Det ligger ude i fremtiden og er bestemt muligt, men så er det klart, at dronerne har et behov for at sanse og forstå verden omkring. Men det behøver ikke nødvendigvis være i form af avancerede sensorer.«

Den danske virksomhed Explicit har eksempelvis udviklet en drone, som takket være sensorer kan sniffe sig frem til indholdet af svovl i røgfaner fra større skibe. Explicit fokuserer netop på at anvende billigere sensorer og så øge nøjagtigheden af målingerne ved efterfølgende at inddrage avanceret analysesoftware.

Kunstig intelligens

En anden sensorteknologi, som i lighed med lidar så småt er på vej ud på det kommercielle dronemarked, er såkaldt hyperspektrale kameraer, der ellers primært anvendes inden for forskning og udvikling.

Sådanne hyperspektrale kameraer kan måle bølgelængder, som ligger langt uden for, hvad vi mennesker kan registrere med vores blotte øje. Men de understreger ifølge Mathias Flint også meget godt en af de helt store udfordringer ved at gøre avancerede sensor- og kamerateknologier flyvefærdige: vores forståelse af ikke bare teknologierne, men også deres anvendelser.

Og så er der lige samspillet med de andre systemer i dronernes økosystem, der skal drage nytte af sensordataene. For hvad nytter det, at dronens hyperspektrale kamera kan detektere, hvilke ukrudtsvækster på landmandens mark der skal sprøjtes den pågældende dag, hvis landmandens ukrudtssprøjte alligevel ikke er præcis nok til at drage nytte af den information?

Eller hvad batter det, at dronen kan tage flere tusinde højtopløselige billeder af et højspændingskabel, hvis man kun skal bruge de to-tre billeder, der viser noget relevant?

»Der ligger en ret stor udfordring i at få gjort de her data tilgængelige. Der vil vi formentlig skulle bruge hjælp fra kunstig intelligens eller cloud-løsninger, hvor du har noget af processeringen liggende et andet sted end i dronen,« lyder det fra Mathias Flindt.