TU Delft wil een levensgroot gebouw in elkaar zetten met zelfsturende drones

Wetenschappers van de TU Delft hebben 4 miljoen euro toegezegd gekregen van de European Innovation Council Pathfinder Challenge. Samen met internationale partners is de universiteit van plan om een paviljoen te bouwen zoals mensen dat zouden doen, maar dan dus zonder mensen. Een flinke collectie drones moet het werk verrichten.

Er komt uiteraard wel mensenwerk bij kijken, zoals het ontwikkelen van het algoritme waarmee de drones aan het werk worden gezet. Het project is een volgende stap in onderzoek van onderzoeker Sihao Sun en hoogleraar Javier Alonso-Mora van Cognitive Robotics. Daarbij werd een systeem gecreëerd waarbij autonome drones samenwerken met een kabelsysteem om zo zware ladingen te vervoeren. Kabels maken het stabiel en dat was een groot succes. Nu gaat de technische universiteit een stapje verder.

LEGO'ende drones

Sun zegt dat het team drones zo wil instellen dat ze bouwelementen naar een bouwlocatie brengen en het dan zelf in elkaar zetten. Hierbij worden twee verschillende typen drones ingezet. Eigenlijk is het een soort LEGO: de juiste voorgemaakte bouwmaterialen worden neergelegd en het is aan de drones om de bouwstenen goed te plaatsen zodat er iets ontstaat. Het vervoer van het materiaal gaat dan via kabels en zo kan het bouwmateriaal tijdens de vlucht van oriëntatie veranderen, wat belangrijk is voor het nauwkeurig plaatsen van de bouwsteen. 

Dan is er vervolgens een drone met een robotarm die de onderdelen kan manipuleren en gereedschap kan gebruiken: bouten aandraaien bijvoorbeeld. Daar zijn echter wel flinke drones voor nodig die nog ontwikkeld moeten worden. Dat is de uitdaging aan de hardwarekant: aan de softwarekant moeten Sun en Alonso-Mora algoritmen ontwikkelen die de drones helpen plannen en besturen. Ze bouwen hiervoor een digitale tweeling van het systeem waarin alles eerst uitvoerig kan worden getest om zo veilig mogelijk te laten verlopen. Dat zelfsturende is uiteindelijk de grootste uitdaging van het project. “Besturing met menselijke supervisie is al mogelijk, maar volledig autonoom opereren in beperkte ruimtes vraagt om extreme precisie.” Zeker omdat de robots zich in de lucht bevinden.

TU Delft, ETH Zürich en Technische Universiteit München

TU Delft werkt samen met Technische Universiteit München en ETH Zürich, maar ook met FlyingBasket dat hijsdrones maakt die tot 100 kilogram kunnen verplaatsen. Het idee is dat de drones paviljoens leren bouwen voor bijvoorbeeld offshore bouwprojecten of constructies op grote hoogte. Dan hoeven mensen geen gevaarlijke capriolen uit te voeren en ontstaan er misschien mogelijkheden in de bouw die er eerder niet waren.