Wetenschap

Vliegende ogen

De kenners weten het zeker. Nog even, en de lucht is gevuld met allerlei minihelikoptertjes die de wandel van de mensheid in de gaten houden. Ook de TU wil aanhaken.

Met een soort webcam met een hefschroef erop, die tot nu toe vooral bekendheid genoot als de cameraman van Flodder.

Even een helikoptertje in de lucht houden? Het blijkt de verslaggever van Delta niet erg toevertrouwd. Hoe hij ook sjort aan het joystickje dat de onderzoekers van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek hem hebben gegeven; de experimentele helikopter blijft zich gedragen als een dodelijk gewonde vogel, die na iedere vertwijfelde poging tot vliegen roemloos terugstort naar de aarde. ,,Ik houd hem ook nog geen tien seconden in de lucht”, probeert luchtvaart- en ruimtevaarttechniekstudent Boris Langendoen de verslaggever een hart onder de riem te steken. Maar die is allang blij dat het allemaal maar een computersimulatie is.

De échte experimentele helikopter, die staat in Rotterdam. ,,En we hebben er gelukkig een heel goede piloot voor”, zegt Eduard IJsselmuiden, een van de onderzoekers van het helikopterproject. Die piloot blijft overigens aan de grond; ‘FlyCam’, zoals de wentelwiek in kwestie heet, wordt radiografisch bestuurd.

FlyCam is precies wat de naam zegt: een vliegende camera. Zo’n zestig centimeter hoog, met een rotordiameter van ruim twee meter, en een kilo of twintig zwaar.

Vliegende camera’s zijn het de laatste jaren helemaal. Files in de gaten houden, boeven achtervolgen, afgelegen gebieden verkennen, drenkelingen opsporen, hoogspanningskabels controleren, sportwedstrijden en evenementen verslaan % een vliegende robot kan het allemaal. ,,Veel bemande heli’s worden ingezet voor kijktaken”, zegt Langendoen. ,,Daarbij heb je een piloot nodig en een observator. Een onbemande helikopter is wat dat betreft handiger.”

Vandaar dat er de laatste vijf á tien jaar steeds meer vliegende robots opduiken, met klinkende namen als Steadicopter, Surveycopter en Robocopter. Volgens UAV Forum, een informatiepunt voor onbemande luchtvaartuigen, bestaan er inmiddels zo’n twintig soorten robothelikopters en zijn er minstens tien nieuwe typen in aantocht. Ongeveer de helft is militair; de rest kan ook voor civiele doeleinden worden gebruikt. Dat de lucht nog niet zwart ziet van de robots, lijkt eerder te maken hebben met juridische beperkingen en onwennigheid dan met de techniek.

Flodder

Nederland doet het inmiddels met de helikopter die in de film- en televisiewereld bekendstaat als FlyMotionCam. Al veertien jaar wordt deze nestor onder de radiografisch bestuurde minihelikopters ingezet bij luchtopnames. Nike, Nissan en Postbank huurden hem voor hun reclamespots, regisseur Dick Maas gebruikte er een voor Flodder, en in de miniserie Gettysburg zorgde FlyMotionCam voor de slagveldshots. En nu hebben de in Rotterdam gevestigde BV FlyCam en de afdeling Besturing en simulatie van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek het op zich genomen om FlyMotionCam om te bouwen tot een algemeen inzetbare vliegcamera: FlyCam.

De ambitie liegt er niet om. ,,We willen een helikoptercamera die in een bestelbusje past en die iedereen met een laptop en een joystick kan besturen”, zegt IJsselmuiden. En dat is niet alles. Aan het einde van de rit moet FlyCam helemaal zelfstandig allerlei klusjes kunnen uitvoeren. Nog een jaar of wat, en FlyCam is een helikopter met intelligent autonome controle die op eigen houtje op zoek gaat naar bijvoorbeeld kapotte hoogspanningsleidingen of files en het laat weten als hij er eentje vindt.

De besturing vereenvoudigen, dat is stap één. Terwijl een vliegtuig nog met zijn vleugels op de luchtstroming leunt, is een helikopter namelijk vooral een klomp gewicht met een hefschroef erop. ,,Een helikopter is zo’n instabiel systeem dat je voortdurend moet bijsturen om te voorkomen dat hij uit de lucht valt”, zegt IJsselmuiden. ,,Momenteel moet een beginnend piloot minstens een halfjaar flink oefenen voordat hij FlyMotionCam kan besturen.”

Het bijsturen, dat moet de computer straks doen. Daartoe hebben IJsselmuiden, Langendoen en hun mede-onderzoeker Christian Muller de helikopter uitgerust met sensoren. GPS, een kompas, een hoogtemeter en een sensor die de traagheid meet % anders gezegd: die bijhoudt in welke stand de heli precies in de lucht hangt. Vervolgens moet de computer FlyCams signalen ‘begrijpen’. En erop reageren: ,,Dat is dus een kwestie van stugprogrammeren. Als de helikopter dít doet, geef dan dát stuurcommando.”

Taai

Even een helikoptertje leren hoe hij moet stilhangen % het is allemaal makkelijker gezegd dan gedaan. Zo moet de apparatuur aan boord van de minihelikopter ongewoon licht en klein zijn, en is de wiskunde die nodig is om de grillige bewegingen van een helikopter te modelleren buitengewoon taai. Wat ook al niet helpt is dat IJselmuiden, Langendoen en Muller het wiel deels opnieuw moeten uitvinden. Besturingssoftware bestaat namelijk al. Maar de bestaande programmatuur is doorgaans afgeschermd met patenten. ,,Je kunt een black box kopen met bepaalde functies waaraan je niets kunt veranderen of toevoegen. En daar is FlyCam noch de TU bij gebaat. De software heeft vaak bepaalde beperkingen voor de toepassing in FlyCam. En de TU wil het systeem gebruiken als onderzoeksplatform, zodat het gewenst is om de software uit te breiden en te veranderen.”

De gesimuleerde helikopter kan in elk geval alvast goed stil hangen. Nadat de verslaggever van Delta voor de zoveelste keer is neergestort, drukt Muller op een knop. De verandering is compleet. FlyCam volgt voortaan slaafs iedere beweging van de joystick. En als de joystick wordt losgelaten, blijft FlyCam ogenblikkelijk bewegingloos hangen in de lucht. Zelfs expres neerstorten blijkt nagenoeg onmogelijk.

Nog een maand of zes, en de échte FlyCam gedraagt zich net zo meegaand, verwachten IJsselmuiden, Muller en Langendoen. Eerst moet de besturingssoftware worden geijkt door zoveel mogelijk meetgegevens over het echte gedrag van de wentelwiek in te voeren in de computer. En dan? ,,Daarna is de stap niet zo groot meer naar fase twee”, zegt Muller. ,,In die fase klik je met de muis op de plattegrond en zeg je: ‘ga van punt A naar punt B’. Waarna FlyCam die opdracht zelf uitvoert.” IJsselmuiden: ,,Als fase één erop zit is het een kwestie van uren maken. Demonstreren dat het goed werkt. En dan moet het verkocht worden.”

Troeven

Ook dat laatste is misschien makkelijker gezegd dan gedaan. De vliegcamera uit Nederland moet zich een plekje verwerven tussen talloze andere robothelikoptertjes. Zo geldt Yamaha’s minihelikopter R-Max al jaren als dé helikopter voor onderzoek naar onbemande hefschroefvliegtuigen, terwijl de zeer op FlyCam gelijkende Steadicopter uit Israël en Flying Cam uit Amerika sterk in opkomst zijn.

Ook projectleider Arnout de Jong van de FlyCam-BV is zich daarvan bewust. Toch, zo stelt hij, heeft Nederland een paar stevige troeven. Zo is FlyCam straks een van de weinige robothelikopters die door iedere leek te besturen is. Andere camkopter-bedrijven laten het filmen doorgaans nog over aan een geoefende piloot. De technische universiteiten hebben weliswaar goede besturingssoftware, maar die gebruiken ze meestal om een soort opgedirkte modelbouwhelikopter voor onderzoeksdoeleinden te besturen.

Een ander voordeel is dat de FlyCam-BV onderdeel is van RDM Aerospace, waaronder ook MD Helicopters valt. En dat bedrijf heeft een goede naam en een uitgebreid klantenbestand. ,,Straks kunnen wij tegen onze klanten zeggen: wij hebben de helikopter die jullie altijd van ons kopen ook in een veel goedkopere variant”, zegt De Jong. ,,Er zijn nu al klanten geïnteresseerd.”

Ook Muller, IJsselmuiden en Langendoen verwachten dat FlyCam zijn gat in de markt wel zal vinden. ,,De onze is klein, maar kan toch een flinke lading meenemen, zoals een professionele filmcamera”, zegt Langendoen. ,,Dat onderscheidt hem van veel andere helikopters. Je kunt FlyCam bijvoorbeeld uitrusten met een combinatie van camera’s, zodat je ook ’s nachts kunt filmen.” De BV FlyCam meldt inderdaad graag het wapenfeit dat FlyMotionCam destijds als eerste robothelikopter 3D-opnames maakte met twee camera’s. Muller: ,,Ook bestaat het plan om hem uit te rusten met een mijndetector. Dan laat je hem laag over de grond vliegen en aantekenen waar de mijnen zitten.”

Het doet allemaal denken aan science-fictionfilms waarin het luchtruim wordt bevolkt door talloze minicameraatjes. ,,Inderdaad, daar moeten wij ook vaak aan denken”, zegt IJsselmuiden. ,,Die tijd staat beslist op het punt om aan te breken.”

Op 9 oktober vindt er bij Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek een presentatie plaats van het FlyCam-project voor studenten. Collegezaal B, 12:45-13:40 uur. Zie ook: www.uavlab.tudelft.nl en www.flycam.nl

Vreemde vogels

R-Max

Ooit begonnen als radiografisch bestuurde landbouwhelikopter is R-Max van Yamaha nu het neusje van de zalm op onbemand-helikoptergebied. Nasa heeft er twee, en de Technische Universiteit van Georgia wint er de ene na de andere Aerial Robotics Competition mee. Nadeel: R-Max is nogal groot.

Flying Cam

De enige robotcamera waarvan gezegd kan worden dat hij een Academy Award heeft gewonnen. Onder meer gebruikt bij kaskrakers als ‘Mission Impossible II’, ‘A Beautiful Mind’ en ‘Ocean’s Eleven’. Binnenkort in de bioscoop: de luchtopnames in het tweede deel van de Harry Potter-cyclus.

Hovercam

Gestileerde camerakopter uit Engeland die onder meer werd ingezet bij videoclips (Blur, The Charlatans), diverse reclames en een documentaire over graancirkels. Met Flying Cam dé grote concurrent van FlyCam.

Steadicopter

Kleine, betaalbare (125.000 euro) hefschroefrobot uit Israël die zowel kan filmen als gewassen kan besproeien. Alom getipt als dé belangrijke nieuwkomer op het robokopter-front.

Camcopter

Succesvolle, vliegende mijndetector uit Oostenrijk. Het tweeënhalf meter lange helikoptertje wordt gebruikt in onder meer Amerika, Frankrijk, Duitsland en Egypte.

DP4

Robuuste, vliegende camera van het filmbedrijfje Dragonfly, die onder meer wordt gebruikt voor de opnames van spectaculaire natuurfilms in Imax-bioscoopformaat.

Robocopter 300

Japans-Amerikaanse helikoptercamera die de aandacht trok door bij wijze van demonstratie de binnenkant van een vulkaan te filmen. Ook geschikt voor landbouw.

De kenners weten het zeker. Nog even, en de lucht is gevuld met allerlei minihelikoptertjes die de wandel van de mensheid in de gaten houden. Ook de TU wil aanhaken. Met een soort webcam met een hefschroef erop, die tot nu toe vooral bekendheid genoot als de cameraman van Flodder.

Even een helikoptertje in de lucht houden? Het blijkt de verslaggever van Delta niet erg toevertrouwd. Hoe hij ook sjort aan het joystickje dat de onderzoekers van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek hem hebben gegeven; de experimentele helikopter blijft zich gedragen als een dodelijk gewonde vogel, die na iedere vertwijfelde poging tot vliegen roemloos terugstort naar de aarde. ,,Ik houd hem ook nog geen tien seconden in de lucht”, probeert luchtvaart- en ruimtevaarttechniekstudent Boris Langendoen de verslaggever een hart onder de riem te steken. Maar die is allang blij dat het allemaal maar een computersimulatie is.

De échte experimentele helikopter, die staat in Rotterdam. ,,En we hebben er gelukkig een heel goede piloot voor”, zegt Eduard IJsselmuiden, een van de onderzoekers van het helikopterproject. Die piloot blijft overigens aan de grond; ‘FlyCam’, zoals de wentelwiek in kwestie heet, wordt radiografisch bestuurd.

FlyCam is precies wat de naam zegt: een vliegende camera. Zo’n zestig centimeter hoog, met een rotordiameter van ruim twee meter, en een kilo of twintig zwaar.

Vliegende camera’s zijn het de laatste jaren helemaal. Files in de gaten houden, boeven achtervolgen, afgelegen gebieden verkennen, drenkelingen opsporen, hoogspanningskabels controleren, sportwedstrijden en evenementen verslaan % een vliegende robot kan het allemaal. ,,Veel bemande heli’s worden ingezet voor kijktaken”, zegt Langendoen. ,,Daarbij heb je een piloot nodig en een observator. Een onbemande helikopter is wat dat betreft handiger.”

Vandaar dat er de laatste vijf á tien jaar steeds meer vliegende robots opduiken, met klinkende namen als Steadicopter, Surveycopter en Robocopter. Volgens UAV Forum, een informatiepunt voor onbemande luchtvaartuigen, bestaan er inmiddels zo’n twintig soorten robothelikopters en zijn er minstens tien nieuwe typen in aantocht. Ongeveer de helft is militair; de rest kan ook voor civiele doeleinden worden gebruikt. Dat de lucht nog niet zwart ziet van de robots, lijkt eerder te maken hebben met juridische beperkingen en onwennigheid dan met de techniek.

Flodder

Nederland doet het inmiddels met de helikopter die in de film- en televisiewereld bekendstaat als FlyMotionCam. Al veertien jaar wordt deze nestor onder de radiografisch bestuurde minihelikopters ingezet bij luchtopnames. Nike, Nissan en Postbank huurden hem voor hun reclamespots, regisseur Dick Maas gebruikte er een voor Flodder, en in de miniserie Gettysburg zorgde FlyMotionCam voor de slagveldshots. En nu hebben de in Rotterdam gevestigde BV FlyCam en de afdeling Besturing en simulatie van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek het op zich genomen om FlyMotionCam om te bouwen tot een algemeen inzetbare vliegcamera: FlyCam.

De ambitie liegt er niet om. ,,We willen een helikoptercamera die in een bestelbusje past en die iedereen met een laptop en een joystick kan besturen”, zegt IJsselmuiden. En dat is niet alles. Aan het einde van de rit moet FlyCam helemaal zelfstandig allerlei klusjes kunnen uitvoeren. Nog een jaar of wat, en FlyCam is een helikopter met intelligent autonome controle die op eigen houtje op zoek gaat naar bijvoorbeeld kapotte hoogspanningsleidingen of files en het laat weten als hij er eentje vindt.

De besturing vereenvoudigen, dat is stap één. Terwijl een vliegtuig nog met zijn vleugels op de luchtstroming leunt, is een helikopter namelijk vooral een klomp gewicht met een hefschroef erop. ,,Een helikopter is zo’n instabiel systeem dat je voortdurend moet bijsturen om te voorkomen dat hij uit de lucht valt”, zegt IJsselmuiden. ,,Momenteel moet een beginnend piloot minstens een halfjaar flink oefenen voordat hij FlyMotionCam kan besturen.”

Het bijsturen, dat moet de computer straks doen. Daartoe hebben IJsselmuiden, Langendoen en hun mede-onderzoeker Christian Muller de helikopter uitgerust met sensoren. GPS, een kompas, een hoogtemeter en een sensor die de traagheid meet % anders gezegd: die bijhoudt in welke stand de heli precies in de lucht hangt. Vervolgens moet de computer FlyCams signalen ‘begrijpen’. En erop reageren: ,,Dat is dus een kwestie van stugprogrammeren. Als de helikopter dít doet, geef dan dát stuurcommando.”

Taai

Even een helikoptertje leren hoe hij moet stilhangen % het is allemaal makkelijker gezegd dan gedaan. Zo moet de apparatuur aan boord van de minihelikopter ongewoon licht en klein zijn, en is de wiskunde die nodig is om de grillige bewegingen van een helikopter te modelleren buitengewoon taai. Wat ook al niet helpt is dat IJselmuiden, Langendoen en Muller het wiel deels opnieuw moeten uitvinden. Besturingssoftware bestaat namelijk al. Maar de bestaande programmatuur is doorgaans afgeschermd met patenten. ,,Je kunt een black box kopen met bepaalde functies waaraan je niets kunt veranderen of toevoegen. En daar is FlyCam noch de TU bij gebaat. De software heeft vaak bepaalde beperkingen voor de toepassing in FlyCam. En de TU wil het systeem gebruiken als onderzoeksplatform, zodat het gewenst is om de software uit te breiden en te veranderen.”

De gesimuleerde helikopter kan in elk geval alvast goed stil hangen. Nadat de verslaggever van Delta voor de zoveelste keer is neergestort, drukt Muller op een knop. De verandering is compleet. FlyCam volgt voortaan slaafs iedere beweging van de joystick. En als de joystick wordt losgelaten, blijft FlyCam ogenblikkelijk bewegingloos hangen in de lucht. Zelfs expres neerstorten blijkt nagenoeg onmogelijk.

Nog een maand of zes, en de échte FlyCam gedraagt zich net zo meegaand, verwachten IJsselmuiden, Muller en Langendoen. Eerst moet de besturingssoftware worden geijkt door zoveel mogelijk meetgegevens over het echte gedrag van de wentelwiek in te voeren in de computer. En dan? ,,Daarna is de stap niet zo groot meer naar fase twee”, zegt Muller. ,,In die fase klik je met de muis op de plattegrond en zeg je: ‘ga van punt A naar punt B’. Waarna FlyCam die opdracht zelf uitvoert.” IJsselmuiden: ,,Als fase één erop zit is het een kwestie van uren maken. Demonstreren dat het goed werkt. En dan moet het verkocht worden.”

Troeven

Ook dat laatste is misschien makkelijker gezegd dan gedaan. De vliegcamera uit Nederland moet zich een plekje verwerven tussen talloze andere robothelikoptertjes. Zo geldt Yamaha’s minihelikopter R-Max al jaren als dé helikopter voor onderzoek naar onbemande hefschroefvliegtuigen, terwijl de zeer op FlyCam gelijkende Steadicopter uit Israël en Flying Cam uit Amerika sterk in opkomst zijn.

Ook projectleider Arnout de Jong van de FlyCam-BV is zich daarvan bewust. Toch, zo stelt hij, heeft Nederland een paar stevige troeven. Zo is FlyCam straks een van de weinige robothelikopters die door iedere leek te besturen is. Andere camkopter-bedrijven laten het filmen doorgaans nog over aan een geoefende piloot. De technische universiteiten hebben weliswaar goede besturingssoftware, maar die gebruiken ze meestal om een soort opgedirkte modelbouwhelikopter voor onderzoeksdoeleinden te besturen.

Een ander voordeel is dat de FlyCam-BV onderdeel is van RDM Aerospace, waaronder ook MD Helicopters valt. En dat bedrijf heeft een goede naam en een uitgebreid klantenbestand. ,,Straks kunnen wij tegen onze klanten zeggen: wij hebben de helikopter die jullie altijd van ons kopen ook in een veel goedkopere variant”, zegt De Jong. ,,Er zijn nu al klanten geïnteresseerd.”

Ook Muller, IJsselmuiden en Langendoen verwachten dat FlyCam zijn gat in de markt wel zal vinden. ,,De onze is klein, maar kan toch een flinke lading meenemen, zoals een professionele filmcamera”, zegt Langendoen. ,,Dat onderscheidt hem van veel andere helikopters. Je kunt FlyCam bijvoorbeeld uitrusten met een combinatie van camera’s, zodat je ook ’s nachts kunt filmen.” De BV FlyCam meldt inderdaad graag het wapenfeit dat FlyMotionCam destijds als eerste robothelikopter 3D-opnames maakte met twee camera’s. Muller: ,,Ook bestaat het plan om hem uit te rusten met een mijndetector. Dan laat je hem laag over de grond vliegen en aantekenen waar de mijnen zitten.”

Het doet allemaal denken aan science-fictionfilms waarin het luchtruim wordt bevolkt door talloze minicameraatjes. ,,Inderdaad, daar moeten wij ook vaak aan denken”, zegt IJsselmuiden. ,,Die tijd staat beslist op het punt om aan te breken.”

Op 9 oktober vindt er bij Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek een presentatie plaats van het FlyCam-project voor studenten. Collegezaal B, 12:45-13:40 uur. Zie ook: www.uavlab.tudelft.nl en www.flycam.nl

Vreemde vogels

R-Max

Ooit begonnen als radiografisch bestuurde landbouwhelikopter is R-Max van Yamaha nu het neusje van de zalm op onbemand-helikoptergebied. Nasa heeft er twee, en de Technische Universiteit van Georgia wint er de ene na de andere Aerial Robotics Competition mee. Nadeel: R-Max is nogal groot.

Flying Cam

De enige robotcamera waarvan gezegd kan worden dat hij een Academy Award heeft gewonnen. Onder meer gebruikt bij kaskrakers als ‘Mission Impossible II’, ‘A Beautiful Mind’ en ‘Ocean’s Eleven’. Binnenkort in de bioscoop: de luchtopnames in het tweede deel van de Harry Potter-cyclus.

Hovercam

Gestileerde camerakopter uit Engeland die onder meer werd ingezet bij videoclips (Blur, The Charlatans), diverse reclames en een documentaire over graancirkels. Met Flying Cam dé grote concurrent van FlyCam.

Steadicopter

Kleine, betaalbare (125.000 euro) hefschroefrobot uit Israël die zowel kan filmen als gewassen kan besproeien. Alom getipt als dé belangrijke nieuwkomer op het robokopter-front.

Camcopter

Succesvolle, vliegende mijndetector uit Oostenrijk. Het tweeënhalf meter lange helikoptertje wordt gebruikt in onder meer Amerika, Frankrijk, Duitsland en Egypte.

DP4

Robuuste, vliegende camera van het filmbedrijfje Dragonfly, die onder meer wordt gebruikt voor de opnames van spectaculaire natuurfilms in Imax-bioscoopformaat.

Robocopter 300

Japans-Amerikaanse helikoptercamera die de aandacht trok door bij wijze van demonstratie de binnenkant van een vulkaan te filmen. Ook geschikt voor landbouw.

Redacteur Redactie

Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?

delta@tudelft.nl

Comments are closed.