Van Terug naar de toekomst hoverboards aan Star Wars zwevende snelheidsfietsen, drijvende voertuigen hebben al tientallen jaren de dromen van nerds vastgelegd. En hoewel anti-zwaartekracht binnen het domein van de fictie blijft, komen we nu dichter bij de realiteit. Palletrone, een vliegende kar ontwikkeld door onderzoekers van de SeoulTech-universiteit, is niet helemaal het drijvende platform dat je ziet in sciencefictionfilms, die dozen met spullen uit een opslagruimte tot de Millennium Falcon. Maar het biedt wel een kijkje in de wilde toekomst van het winkelen, waar een zwevend karretje je boodschappentassen of Ikea-meubels kan voortduwen zonder wielen of rupsbanden.
De Palletrone is een op drones gebaseerde drijvende kar, ontworpen om goederen over elk terrein en elke topografie te laten zweven en te vervoeren, inclusief het vervoeren van zakken met boodschappen over een vlakke supermarktvloer en het tillen van post en pakketten op kantoortrappen. Het blijft waterpas in de lucht, zelfs als het ongelijkmatig wordt geladen, en reageert op menselijke input via een eenvoudig handvat, zoals dat van een winkelwagentje. “Het is een vliegende kar die is ontworpen voor luchtvrachtvervoer op basis van interactie tussen mens en robot”, zeggen de onderzoekers achter het prototype, dat onlangs te zien was in een onlangs gepubliceerde studie in IEEE Robotica en automatiseringsbrieven.
Het systeem maakt gebruik van interne propellerarmen die zijn uitgerust met vectorrotoren. Deze zijn in staat stuwkracht in verschillende richtingen te genereren, waardoor de Palletrone zichzelf in de lucht kan beheersen, kan zweven, draaien en bewegen zonder moeite of op enig moment kan omvallen. “De Palletrone zal proberen zijn rol- en stamphoogte op nul te houden, om er zeker van te zijn dat er een vlak en stabiel platform is voor uw dierbaren”, aldus het onderzoeksartikel.
In zijn huidige versie kan hij theoretisch ladingen tot 11,45 kg vervoeren met de huidige propellers, maar hij is slechts getest met iets minder dan 2,93 kg vracht, nauwelijks genoeg om de kantoorpost of de dagelijkse boodschappen te vervoeren. . Dit laadvermogen is vrij bescheiden, maar de Palletrone is een proof of concept; een essentiële stap in het onderzoeken hoe drone-gebaseerd transport in de echte wereld zou kunnen werken.
Kritische eerste versie
Een groot deel van het succes van de Palletrone ligt in het zogenaamde toegangscontrolesysteem. Dit is in feite een reeks bedieningselementen en sensoren die de reactie van de drone aanpassen op krachten die worden uitgeoefend door zowel de menselijke operator als de lading zelf. Simpel gezegd betekent toegangscontrole dat de drone de beweging aanpast op basis van de hoeveelheid kracht die de mens op het handvat uitoefent. Als je bijvoorbeeld de hendel naar voren duwt, beweegt de drone vooruit. Dit systeem reageert ook op het veranderende gewicht van de lading om een soepele beweging te garanderen. En hij verandert voortdurend de vectorkracht van elk van zijn vier motoren, net zoals een Segway voortdurend de wielen beweegt om zijn passagier stabiel te houden.
Volgens Seung Jae Lee, een van de onderzoekers die bij het project betrokken is, is een van de cruciale innovaties van het project het vermogen om onderscheid te maken tussen het gewicht van de lading en de kracht die door de menselijke operator wordt uitgeoefend. Volgens Lee hebben ze een “eenvoudige maar effectieve methode” ontwikkeld om ervoor te zorgen dat de drone weet wanneer hij door een mens wordt geleid en wanneer hij reageert op gewichtsverschuivingen van de lading. Dit is cruciaal voor een veilige werking en voorkomt dat de drone onbedoelde veranderingen in de gewichtsverdeling interpreteert als menselijke input.
Om zijn vlucht verder te stabiliseren, maakt de Palletrone gebruik van een apparaat genaamd Q-filter, een technisch hulpmiddel dat ongewenste ‘bewegingsgeluiden’ (die niets te maken heeft met het daadwerkelijke geluid dat door de propeller wordt geproduceerd) of verstoringen in het systeem wegneemt. In de praktijk voorkomt het dat de drone reageert op kleine, onbeduidende bewegingen die de vlucht hobbelig of onstabiel kunnen maken. Door dit geluid weg te filteren, kan de Palletrone zich concentreren op grotere, opzettelijke input, zoals een duw van de machinist of een aanzienlijke verschuiving in het vrachtgewicht. Het is het Q-filter dat ervoor zorgt dat de Palletrone soepel beweegt, zelfs bij het vervoeren van onregelmatige ladingen.
Erfgenaam van de Harrier
Het besturingssysteem van de Palletrone is opgebouwd rond acht actuatoren: vier propellers die stuwkracht genereren en vier servomotoren die de richting van de stuwkracht regelen. Servomotoren zijn kleine elektromotoren die delen van een machine met uiterste precisie kunnen draaien en besturen. In het geval van de Palletrone passen de servomotoren de hoek van de propellers aan om de stuwkracht in verschillende richtingen te sturen. Dankzij deze configuratie kan de drone met zes vrijheidsgraden opereren, wat betekent dat hij zowel zijn rotatie (kantelen of draaien) als zijn lineaire beweging (omhoog, omlaag, vooruit, achteruit) in elke richting onafhankelijk kan regelen.
Dit werkt vrijwel hetzelfde als twee belangrijke militaire vliegtuigen: het iconische Harrier-vliegtuig en de F-35B, die gebruik maken van verticale start- en landingsmogelijkheden (VTOL). Deze jets creëren lift met behulp van gevectoriseerde uitlaatgassen om van een stationaire positie op de grond de lucht in te gaan, en weer terug, waarbij ze zichzelf altijd waterpas en stabiel houden. De Palletrone past een soortgelijk principe toe, waarbij rotoren worden gebruikt om verticaal van de grond te komen en vervolgens in elke richting te bewegen, nog steeds met de vectoring-motoren.
Deze vliegende kar kan op zijn plaats blijven zweven als hij alleen wordt gelaten, maar de vliegtijd wordt beperkt door de levensduur van de batterij. Er wordt gewerkt aan een dockingsysteem waarmee de ene Palletrone de andere tijdens de vlucht kan opladen, wat een mogelijke oplossing voor dit probleem biedt.
De Palletrone is een proof-of-concept-prototype en heeft nog veel uitdagingen voordat het een product wordt. De drone is niet krachtig genoeg om zwaardere ladingen over lange afstanden te vervoeren, zeggen de onderzoekers. Hoewel de zweefmogelijkheden indrukwekkend zijn, heeft het apparaat menselijke input nodig voor de werking. De droom is dat dit ding je overal volgt en je spullen draagt, iets waar het leger ook aan werkt om gewonde soldaten of gevechtsuitrusting te vervoeren.
De toekomst
Lee voorziet andere toepassingen voor de Palletrone dan alleen logistiek. “Het zou kunnen dienen als vliegend statief of zelfs als dolly, waardoor flexibele camerabewegingen en hoeken mogelijk zijn”, zegt hij. Het vermogen om nauwkeurig te zweven en te bewegen zou het waardevol kunnen maken bij het maken van films en andere industrieën die mobiele platforms voor apparatuur nodig hebben. In ruimtes waar traditionele filmgereedschappen omslachtig of onmogelijk te gebruiken zouden zijn, zou de wendbaarheid van de Palletrone filmmakers nieuwe mogelijkheden kunnen bieden voor het maken van moeilijke opnames, door hun camera’s er bovenop te plaatsen.
Voorlopig blijft de drijvende kar een prototype in een vroeg stadium met ernstige beperkingen op het gebied van vermogen, geluid en laadvermogen. Maar je moet ergens beginnen, en het potentieel voor de toekomst is overtuigend. Ik hou van het idee van een zwevend winkelwagentje, ja, maar ik ben hier voor de echte prijs: het hoverboard van Marty McFly.
