NTNU har utviklet en ny metode for å fange flyvende droner i fart. Metoden er aktuell for skip, oljeplattformer og andre plasser der fastvingedroner ikke kan lande. (Illustrasjon: Maritime Robotics AS)
NTNU har utviklet en ny metode for å fange flyvende droner i fart. Metoden er aktuell for skip, oljeplattformer og andre plasser der fastvingedroner ikke kan lande. (Illustrasjon: Maritime Robotics AS)

Små droner hjelper store droner til å lande

Ved å fange store vinge-droner i fart ved hjelp av en line og to mindre droner, mener forskere å ha funnet en trygg landingsmetode på skip og oljeplattformer.

Published

Hvordan fanger du en drone som flyr i 70 km/t over et skip? Med snøre.

De fleste droner som brukes profesjonelt til overvåkning, inspeksjon, kartlegging, leting og andre oppdrag til havs har faste vinger, er selvstyrte og trenger en liten flystripe.

De er altså mye større enn de små dronene vi kjenner fra rommet til tenåringen, eller fra tv når fotografen gir oss et fugleperspektiv. Disse små dronene ligner mest på et lite fjernstyrt helikopter som kan lande hvor som helst.

Utfordringene for de store dronene med vinger er at mange skip ikke har stor nok landingsplass. I dårlig vær er det uansett vanskelig å lande disse på et skip.

Forskere ved NTNU har utviklet en ny metode som fanger droner mens de flyr. Metoden er aktuell for skip, oljeplattformer og andre plasser der såkalte fastvingedroner ikke kan lande.

Fordelen med droner med vinger er at de har større rekkevidde og kan bære mer last enn dronene med flere rotorer.

Sperre i lufta

Det finnes flere løsninger for å fange fastvingedroner fra skip, men forskere ved Institutt for teknisk kybernetikk ved NTNU mener deres metode er bedre.

Metoden fungerer slik: To selvstyrte droner med rotorer, såkalte multikoptre, har en line mellom seg når de letter fra skipet. Da mottar de posisjon og planlagt bane til fastvingedronen.

Gjennom å strekke linen mellom seg på samme kurs som dronen, bare litt lavere, så lager de en sperreline.

Når den selvstyrte dronen nærmer seg landingsplassen, vil en fangline med krok falle ut fra undersiden av flykroppen. (Illustrasjon: Maritime Robotics AS)
Når den selvstyrte dronen nærmer seg landingsplassen, vil en fangline med krok falle ut fra undersiden av flykroppen. (Illustrasjon: Maritime Robotics AS)

Fanges i fart

Når den selvstyrte dronen nærmer seg, åpnes en liten boks på undersiden av flykroppen og ut faller en fangline med en krok i enden.

For å skape en mykere oppbremsing, så begynner multikopterne å fly i samme retning som fasttvingedronen like før fanglinen treffer sperrelinen.

Kroken fester seg i sperrelinen, dronen mister fart og blir til slutt hengende i sperrelinen før de selvkjørende multikopterne manøvrerer den ned på dekk.

Hvis dronen ikke fanges opp av sperrelinen, er den programmert til å snu og prøve på nytt, uten at noen trenger å overta med fjernstyring.

I denne korte filmen kan du se hvordan to droner fanger og lander en flyvende drone:

( Video: Mads Bornebusch, NTNU)

Velegnet for Norge

Professor Tor Arne Johansen ved NTNU mener potensialet for autonome droner er stort.

– Ubemannede, autonome droner blir i internasjonale analyser ofte fremstilt som en av teknologiene med størst potensial. Dette gjelder ikke minst i Norge som har en krevende geografi, store naturressurser, høye kostnader og høy kompetanse. Teknologien kan redusere kostnadene ved innhenting av data, redusere risiko og være en viktig beslutningsstøtte for mange ulike formål.

– Hvor stort er behovet for å lande droner til havs?

– Muligheten for å operere dem fra skip er i dag det største hinderet for mer bruk av autonome droner til havs. Nye metoder som gjør det mulig med effektiv og sikker avgang og landing fra skip, åpner for en lang rekke nye anvendelser.

– Hva er fordelen med NTNUs linefangst?

– At operasjonen kan utføres så å si hvor som helst, uten rullebane eller annen infrastruktur. Metoden krever minimalt med modifikasjoner av en hvilken som helst fastvingedrone, i motsetning til mer tradisjonelle metoder som fanger fastvingedroner i nett eller vertikale liner. Disse krever at dronen er konstruert for å tåle de store belastningene som oppstår under slike landinger.

Tåler dårligere vær

Fangstmetoden er skalerbar, forklarer Johansen. Er dronen stor og har høy fart, må man bruke en sterk og lang line, og sørge for av multikopterne flyr hurtig i samme retning for å tillate en mindre brå nedbremsing. Dette er umulig med landingssystemer fastmontert på skip, ifølge professoren.

NTNUs løsning kan brukes i dårlig vær fordi man med lange liner ikke trenger så nøyaktig posisjon som andre metoder. De vanligste fastvingedronene i dag kan imidlertid ikke fly i vind over ti sekundmeter, og tåler ikke ising og mye nedbør.

Nå ser forskerne på systemer og fastvingedroner som kan operere i røffere vær.

Akkurat som det finnes store militærfly med faste vinger som kan ta av og lande vertikalt, finnes autonome droner med samme egenskap. Ulempen er at slike droner har kortere rekkevidde og er mer komplekse.

Satser på autonome fartøyer

Utviklingen av systemer for dronefangst er bare en liten del av NTNUs engasjement innen autonome fartøyer.

Der er AMOS, et senter for autonome marine operasjoner og systemer, en drivkraft i forskningen på autonome, marine operasjoner og systemer.

Senteret har omkring 100 forskere som arbeider med selvstyrte overflate- og undervannsfartøy, droner og småsatellitter.

Om prosjektet:

Forsøkene med dronefangst ble gjennomført på Hønefoss flyplass, Eggemoen, i november 2018.

Prosjektet har fått støtte fra Norges forskningsråd og EUs Horisont 2020-program. Det norske selskapet Maritime Robotics er partner i prosjektet og har signert en avtale for lisensiering av teknologien med NTNU og NTNU Technology Transfer.

Professor Tor Arne Johansen har ansvaret for prosjektet. Nå foregår det videre forskning på denne teknologien ved NTNU.