Nordjysk indendørs-drone er flyveklar
Ingen teknologiudvikling uden en ahaoplevelse eller to. Således heller ikke i forbindelse med udviklingen af en autonom indendørs drone, som Aalborg Universitet (AAU) og tre virksomheder har arbejdet på hen over de seneste par år.
Oprindeligt havde projektgruppen en forestilling om, at en sådan drone primært ville skulle bruges til indendørs-inspektionsopgaver af eksempelvis maskinanlæg eller konstruktioner – eksempelvis vindmøllevinger – som kan være både svære og farlige at udføre for mennesker. Men nu, efter godt to års udvikling, lyder erkendelsen, at det måske snarere er som fleksibel buddreng og flyvende alternativ til traditionelle AGV’er, at indendørs flyvende droner kan gøre mest gavn.
Skal der lig på bordet før nogen gør noget?
»Vi er nok blevet overrasket over, hvor meget interesse der har været for at bruge dem som materialetransportører i store produktioner – eksempelvis i forhold til at samle letvægtsemner op og transportere dem fra A til B,« lyder det fra lektor på Institut for Materialer og Produktion Peter Nielsen, som tilføjer, at interessen kommer fra den udenlandske fremstillingsindustri, især den tyske, men også så langt væk som Japan.
Miljøet skal tilpasses til teknologien
Med kun godt og vel et halvt års udviklingstid tilbage er projektgruppen bag UAWORLD, som projektet kaldes, p.t. i færd med at teste anden generation prototype – en såkaldt hexacopter med seks motorer, der kan løfte emner på op til lige omkring et halvt kilo. Eller alternativt få monteret kamera, ultralydsscanner eller en anden form for visionteknologi i samme vægtklasse og dermed inspicere overflader for revner eller andre fejl.
»Droner kan ikke erstatte AGV’er i forhold til at transportere tunge emner, og de kan ikke erstatte en robot i forhold til at lave sådan noget som montagearbejde, men de kan lave kontrolmålinger, visuelle inspektioner eller transportere lette emner som værktøjer og komponenter,« siger Peter Nielsen, som dog understreger, at droner – akkurat som AGV’er eller mobile robotter – aldrig kan være en stand-alone-teknologi.
»Hvis du vil bruge en drone, skal du tilpasse miljø og infrastruktur til dronen. Du skal have radiosendere og forberede det, du fysisk vil interagere med. Men det ville du også skulle, hvis du havde en almindelig robot.«
»En vanvittig kompleks styreopgave«
Uaworlds drone er blevet testet i Aalborg Universitets egen 40 meter lange og otte meter høje testproduktionshal blandt robotter, transportbånd og hylder fra gulv til loft. En video af testflyvningen kan ses her:
Men det har absolut ikke været let at nå dertil, fortæller Peter Nielsen, der betegner det at få en drone til at flyve rundt indendørs blandt beton, stål og metal som en »vanvittig kompleks styreopgave«.
»Det går hurtigt, dronen skal orientere sig hurtigt og den skal kunne træffe hurtige beslutninger. Og så skal det selvfølgelig være sikkert.«
Fra fire motorer til seks
Netop af hensyn til sikkerheden har AAU’s forskere og de deltagende virksomheder – en udvikler af trådløs datateknologi, en droneproducent og en udvikler af indendørs 3D-positioneringsteknologi – undervejs skiftet den oprindelige drone med fire motorer ud med en hexacopter-konstruktion med seks motorer – simpelthen for at have bedre sikkerhed for, at dronen altid er i stand til at lande, selv hvis en motor skulle slå ud.
Men det er langtfra den eneste teknologiske iteration, der har fundet sted i løbet af projektets levetid:
»Der er mange ting, vi har været nødt til individuelt at gøre bedre, for eksempel trådløs kommunikation, styringen af dronen og kontrollen af dronen. Men udfordringen har ikke kun været at hæve nogle enkelte teknologier, men også at få det hele til at spille sammen i ét system, så dronen fungerer autonomt. Det har helt klart været en kæmpe udfordring, og vi er ikke helt i mål endnu – men vi er meget tæt på at være dér, hvor vi skal være,« fortæller Peter Nielsen.
Egen positioneringsinfrastruktur
En af de helt store udfordringer har været at få dronen til at kunne orientere sig – altså helt simpelt finde ud af, hvilken retning den vender.
Udendørs kan en drone orientere sig efter både GPS-signal og kompas, men den slags fungerer ikke særlig godt i et produktionsmiljø af stål og beton.
»Så vi har måttet bygge vores egen positionsinfrastruktur med blandt andet ultralydssatellitter, så vi ved, at dronen er der og der. Og SkyWatch (en af de deltagende virksomheder, red.) har måttet lave en masse kalibreringer, ligesom vi har fusioneret en masse sensorer for hele tiden at få den præcise lokation på dronen,« forklarer Peter Nielsen.
Derudover vil dronen benytte et visionsystem som backup for at få den sidste præcision med, når den kommer helt tæt på en given overflade eller et emne, der skal samles op.
»Oven i det har vi været nødt til at anvende noget meget robust trådløs kommunikation. For dronen er programmeret sådan, at den ikke ved, hvor den skal hen næste gang – den afventer bare kommandoer, så vi må endelig ikke miste forbindelsen med den.«
En 6’er på 9’er-skalaen - næsten
På den såkaldte teknologi-parathedsskala fra ét til ni, som blandt andre NASA opererer med – hvor ét er grundforskning, og ni er succesfuld afprøvning af teknologien i praksis – befinder UAWorlds indendørs-droneteknologi sig ifølge Peter Nielsen tæt på de seks.
Prototypen har inspiceret overflader og afleveret emner, og snart skal der køres udmattelsestests i AAU’s testproduktionshal.
»Vi er dér, hvor vi har lavet en platform, der kan skræddersys til en given opgave. Skulle vi gøre mere, var det for at tilpasse dronen til det specifikke miljø, hvor den skulle bruges,« siger Peter Nielsen og tilføjer:
»Teknologierne spiller hver for sig – og nu er vi ved at bevise, at de også spiller sammen. Når der gået et halvt år fra nu, har vi mere end én drone, der kan flyve. Det tør jeg godt love.«
Et skridt på vejen mod udendørs droner?
En større tysk teknologivirksomhed har udtrykt interesse for dronen, og forventningen er, at én eller flere af de kommercielle partnere nu skal kommercialisere nogle af de i alt syv teknologier, som projektet har arbejdet med.
Én af virksomhederne er GamesOnTrack, der udvikler og sælger 3D-positioneringsteknologi. Her fortæller direktør Niels Bo Theilgaard, at man qua arbejdet med den indendørs-drone har udviklet positioneringsløsninger, der kan give virksomheden et fodfæste i den traditionelle industri.
»Med de erfaringer vi har gjort os i dette projekt, vil vi være i stand til at levere endnu bedre autonome løsninger end i dag. Både i form af forstærkede komponenter, men også positioneringsløsninger til flere haller på én gang. Vores samarbejde med AAU har betydet, at vores drone nu kan flyve rundt i et stort laboratorium eller en produktionshal,« lyder det fra Niels Bo Theilgaard,
På den længere bane håber Peter Nielsen, at erfaringerne med indendørs-droner kan være med til at bane vejen for, at droner kan bruges mere ude i det fri, end i dag, hvor den teknologiske udvikling er hæmmet af jura.
»Man har den fordel, at en produktion er privat område. Vi er ikke omfattet af droneloven, det er udelukkende et spørgsmål om arbejdsmiljø. Så vi kan sige til de mennesker, der færdes i produktionen, at de ikke gå her og her på det og det tidspunkt. Eller vi kan sætte net op for at skabe korridorer til dronen. Der er mange måder at holde mennesker og droner adskilt.«
Er der nogen der ved om propelbeskyttere er meget skadelige for flyvningen? Jeg har selv en DJI PHantom, og jeg synes ikke umiddelbart de ødelægger noget.
Altså for jeg tænker, at ikke mindst indendøre i en lagerhal ville jeg da helst ikke blive flænset af sådan et par 10.000rpm propeller, hvis man lige kom for tæt på, eller den kom ud af kurs. Det er bare som om, at ingen "droner" har sådan nogle på. Selv dem folk angiveligt skal sidde i har det heller ikke.