Robert Crone (Fusion Engineering): “Wij willen de ‘Intel Inside’ van de dronesector worden”

Aan ambitie geen gebrek bij de Delftse startup Fusion Engineering. Het jonge bedrijf werkt aan een geavanceerde flight controller, die ervoor moet zorgen dat drones op termijn veel stabieler en betrouwbaarder worden. Mede-oprichter Robert Crone trekt zelfs een parallel met het bekende ‘Intel Inside’ kwaliteitslabel, maar dan voor drones. Voordat het zover is moet het bedrijf echter nog flink wat testen uitvoeren en partnerships sluiten.

TU-Delft spin-off

Fusion Engineering is gevestigd op de 12e verdieping van het gebouw waarin ook de Faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft is ondergebracht. Die locatie is niet geheel toevallig: het bedrijf heeft haar oorsprong in de faculteit en het merendeel van de medewerkers volgde er hun studie. “Het begon allemaal met een algoritme voor de aansturing van industriële robots, genaamd Nonlinear Dynamic Inversion (NDI). Professor Q.P. Chu heeft het algoritme aangepast voor drones, INDI. Die techniek gebruiken wij nu als basis voor onze flight controller”, licht Crone toe.

De motoren van vrijwel iedere multirotor die nu op de markt is wordt aangestuurd middels zogenaamde PID-controllers. Deze zorgen ervoor dat een stuurcommando van de piloot wordt omgezet in een reactie, door één of meer propellers langzamer of juist sneller te laten draaien. Daarna wordt gemeten of de verplaatsing cq. verdraaiing van de drone overeen komt met de gewenste eindsituatie. Zo niet, dan herhaalt het proces zich. Ook onverwachte afwijkingen zoals een windvlaag worden op deze manier gecompenseerd.

“Het nadeel van deze lineaire techniek is dat een drone niet heel snel kan reageren op snelle stuurcommando’s of een forse windvlaag. Ons INDI algoritme is niet-lineair. In combinatie met zeer snel werkende sensoren en een uitgekiende aandrijflijn kunnen we een drone veel sneller laten reageren op stuursignalen en windvlagen. Het resultaat is dat we een drone veel preciezer kunnen positioneren en dat deze amper van plek verandert bij een windvlaag”, licht Crone toe.

Fuseren van sensordata

De bedrijfsnaam Fusion Engineering komt voort uit het feit dat de flight controller van input wordt voorzien door meerdere sensoren. Crone: “Al die sensordata brengen we bij elkaar, de data wordt als het ware gefuseerd. Vandaar de naam Fusion Engineering. Ruis en afwijkende meetwaarden worden weggefilterd, zodat de controller op enig moment zo goed mogelijk kan inschatten wat de actuele stand van de drone is.”

Inmiddels staan er bij de startup negen mensen op de loonlijst. Niet gek voor een bedrijf dat nog maar drie jaar geleden werd opgericht. Funding komt onder andere van een investeerder, gevonden via het mentornetwerk van YES!Delft. Ook profiteert Fusion Engineering van diverse subsidies (NWO/MIT) en andere vormen van ondersteuning. Zo ontvangt de startup support van het ESA Business Incubation Centre in Noordwijk.

De belofte liegt er niet om. Het doel van Fusion Engineering is om een flight controller te ontwikkelen die niet alleen zorgt voor een veel betere nauwkeurigheid, maar ook veel betrouwbaarder is. Crone: “Dat moet er uiteindelijk toe leiden dat bijvoorbeeld pakketbezorging door middel van drones mogelijk wordt. Aan dergelijke drones zullen uiterst strenge eisen gesteld gaan worden, niet alleen op mechanisch vlak, maar ook qua aansturing. Daar zetten we op in. Wat Intel met haar ‘Intel Inside’ kwaliteitslabel voor PC’s deed, dat willen wij voor drones doen.”

Fusion Reflex als derde optie

Op dit moment hebben dronefabrikanten volgens Crone twee opties. “Ofwel men kiest voor een kant en klare flight controller van DJI, of men kiest voor een open source systeem zoals Pixhawk. Controllers van DJI zijn om diverse redenen niet altijd gewenst. En het probleem met Pixhawk is dat de software niet robuust genoeg is om een streng certificeringsproces te doorstaan. Wij willen een derde optie bieden, in de vorm van onze Fusion Reflex controller. Voor ingewijden: we mikken op SAIL level 6, het hoogst haalbare betrouwbaarheidsniveau.”

Belangrijk aandachtspunt is wel dat de flight controller van Fusion Engineering niet zomaar in iedere drone verwerkt kan worden. Crone: “De flight controller stelt namelijk niet alleen stevige eisen aan de sensoren, maar ook aan de motorcontrollers (ESCs), de motoren en de propellers. Er is dus sprake van een diepgaande vorm van systeemintegratie, waarbij de verschillende componenten zeer precies op elkaar afgestemd moeten worden. We moeten dus al tijdens het ontwerpproces van een drone met de fabrikant aan tafel zitten.”

Vanwege het belang van deze nauwe integratie is Fusion Engineering momenteel in gesprek met diverse partijen, waaronder de Nederlandse dronebouwer Avy en met het Zwitserse bedrijf Dronistics. Avy is betrokken bij de ontwikkeling van een drone waarmee spoedeisende medische goederen overgevlogen moeten worden. En Dronistics werkt aan een bolvormige drone die pakketjes kan vervoeren. Die bolvorm is niet geheel toevallig, want Dronistics is gestart door één van de uitvinders van de bolvormige Flyability Elios inspectiedrone.

Ontwikkelen en testen

Zowel hardware als software wordt in de kantoorruimte van Fusion Engineering ontwikkeld. Om de flight controller te kunnen testen heeft Fusion Engineering een bijzondere testopstelling gebouwd. Het gaat om een cardanisch ophangsysteem waarin een drone bevestigd kan worden. Die kan om alle drie de assen draaien, terwijl via de ophanging gemeten wordt welke krachten de drone uitoefent. Ook kan er getest worden in de Cyberzoo, een afgesloten kooi in één van de hallen waar ook het Mavlab gevestigd is.

Daarnaast wordt er ook in de buitenlucht gevlogen. Daartoe werkt Fusion Engineering samen met het NLR. Met deze partij werkt de Delftse startup ook aan een inspectiedrone die in de toekomst op het rotorblad van een windturbine moet kunnen landen, om er vervolgens overheen te rijden en metingen te doen. Daartoe moet de drone ook bij turbulentie en harde wind zeer precies kunnen landen, en dat is waar de flight controller van Fusion Engineering om de hoek komt kijken.

Het uiteindelijke product is een fysieke flight controller met geïntegreerde sensoren die dronefabrikanten in hun ontwerp kunnen integreren: de Fusion Reflex. Maar het is niet ondenkbaar dat de rechten op de onderliggende software beschikbaar worden gesteld aan partijen die de flight control algoritmen op eigen hardware willen draaien. In dat opzicht zijn er meerde product/marktcombinaties denkbaar.

Spannende tijd

Binnenkort breekt er een spannende tijd aan voor Fusion Engineering. Over een paar maanden verwacht het bedrijf namelijk de eerste versie van de Fusion Reflex flight controller gereed te hebben die geschikt is voor extern gebruik. Deze moet de opmaat vormen naar de eerste praktijktoepassingen.

En op de lange termijn? Het is niet realistisch om te denken dat de controller van Fusion Engineering in alle drones zal opduiken. Zo werkt de flight controller alleen met multirotors, niet met fixed-wing drones. Het systeem is ook minder geschikt voor eenvoudige cameradrones, waar minder strenge veiligheidseisen aan gesteld worden. Ook is het maar de vraag of er een markt is als het gaat om zeer grote multirotors, van het formaat personendrone bijvoorbeeld. Dergelijke partijen blijven naar verwachting hun eigen gespecialiseerde flight controllers ontwikkelen.

“We weten zelf ook nog niet precies welke kant het opgaat. Maar zelfs als ons product het niet redt, dan is de kans groot dat de onderliggende technologie wel haar weg zal vinden naar de dronesector. Hoe dan ook denken we een belangrijke bijdrage te leveren aan de verdere ontwikkeling van de dronesector”, besluit Crone.