Droner som fanger droner

De små dronene vi kjenner fra rommet til tenåringen, eller fra tv når fotografen gir oss et fugleperspektiv, ligner mest på et lite helikopter. De er fjernstyrte og kan lande hvor som helst. Men flesteparten av dronene som brukes profesjonelt til overvåkning, inspeksjon, kartlegging, leting og andre oppdrag til havs, har faste vinger, er selvstyrte og trenger en liten flystripe.

Problemet er at mange skip ikke har plassen som kreves for å lande. Er været dårlig, er en landing på skip uansett vanskelig.  

NTNU har utviklet en ny metode som fanger droner mens de flyr. Metoden er aktuell for skip, oljeplattformer og andre plasser der fastvingedroner ikke kan lande. Fordelen med denne typen droner er at de har større rekkevidde og kan bære mer last en multikopterne, «helikopterdronene» som har flere rotorer. Illustrasjon: Maritime Robotics AS

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. Den går ut på at to selvstyrte multikoptere med en line mellom seg tar av fra skipet, og mottar posisjon og planlagt bane til fastvingedronen. Gjennom å strekke linen mellom seg på samme kurs som dronen, og litt lavere, etableres en sperreline.

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. Før fanglinen og sperrelinen får kontakt, begynner multikopterne å fly i samme retning som fasttvingedronen for å redusere energien i oppbremsingen. Kroken fester seg i sperrelinen, dronen mister fart og blir til slutt hengende i sperrelinen før de autonome 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.

Saken fortsetter under videoen.

Å få fastvingedroner opp i luften fra skip er enklere, da gjør ulike typer katapulter nytten. Video: Mads Bornebusch, NTNU

Velegnet for Norge

Tor Arne Johansen VIS MER

Professor Tor Arne Johansen ved Institutt for teknisk kybernetikk 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 10 sekundmeter, og tåler ikke ising og mye nedbør. NTNU forsker mye 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 (VTOL vertical take-off and landing), 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. AMOS, et av senterne for fremragende forskning ved NTNU, er en drivkraft i forskningen på autonome, marine operasjoner og systemer. Programmet engasjerer til enhver tid omkring 100 forskere som arbeider med selvstyrte overflate- og undervannsfartøy, droner og småsatellitter.

EU-støtte

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 TTO.

Professor Tor Arne Johansen har ansvaret for prosjektet, Mads Friis Bornebusch ledet testingen Eggemoen og stipendiat Martin Lysvand Sollie forsker videre på teknologien.