Zes jaar geleden bouwde ik mijn eerste hexacopter. Na zeven drones te hebben gebouwd en vier drones in mijn verzameling te hebben, vind ik het tijd worden om de balans eens op te maken. Wat is er allemaal veranderd ten opzichte van toen? Wat is de toekomst van drones?

Laten we eens beginnen bij het begin. Drones leken redelijk vanuit het niets ineens populair te worden. Die waarneming klopt redelijk en heeft alles met innovaties op gebied van energiedichtheid en rekenkracht te maken.

Energiedichtheid

De energiedichtheid is erg belangrijk voor gemotoriseerde vliegtuigen. Deze eenheid omschrijft de energie per kilogram die opgeslagen kan worden. Hoe meer energie per kilogram er kan worden opgeslagen, hoe interessanter de toepassingen worden voor producten die veel energie verbruiken, maar baat hebben bij een laag gewicht. Juist, drones. De batterijen van vroeger hadden een capaciteit die onvoldoende was voor drones. Een vliegtijd van 5 minuten was grappig, maar niet erg bruikbaar.
Dit maakte de drones nog niet interessant voor het grote publiek. Zo bestonden wel al. Voor het perspectief: de eerste quadcopter dateert van 1998. De komst van LiPo (Lithium Polymeer) batterijen veranderde de omstandigheden drastisch. Lithium Ion batterijen ook trouwens.

Rekenkracht

Iedereen kent de verhalen van computers zo groot als schoollokalen en het feit dat rekenmachines tegenwoordig krachtiger zijn dan die computers. De wet van Moore omschrijft dat rekenkracht elke zoveel tijd verdubbeld. Hoe meer rekenkracht er voor handen is, hoe meer toepassingen er te bedenken zijn. Drones hebben veel rekenkracht nodig. Dit heeft te maken met de data die gyroscopen verzamelen over de oriëntatie en positie van de drone. Deze gegevens moeten verwerkt worden, waarna er een besluit plaatsvindt over de volgende handeling. Computers met de geschikte rekenkracht waren vroeger simpelweg te zwaar. Ook genereerden ze veel warmte en verbruikten ze teveel energie. Simpelweg geen gunstige omstandigheden voor een drone.

De uitvinding van smartphones zou wel eens de grote gamechanger geweest kunnen zijn. Door smartphones kwam er vraag naar mobiele processoren die minder koeling en meer energiezuinigheid vereisten. Het zijn dan ook precies deze soort processoren die tegenwoordig te vinden zijn in drones.

De juiste omstandigheden

De verbeteringen op gebied van energie dichtheid en rekenkracht kwamen op een punt waarop drones wél interessant begonnen te worden. Het duurde echter wel even voordat bedrijven echt door begonnen te krijgen hoeveel toepassingen er daadwerkelijk te verzinnen zijn. Een bedrijf als DJI, momenteel dé marktleider op gebied van recreatieve en professionele drones, was ook nog zoekende. Er waren al kits te koop waarbij de drone met behulp van GPS stil kon blijven hangen of terug kon vliegen na het verliezen van signaal. Een drone was echter nog geen integraal product. Gouden tijden voor de modelbouw kun je wel stellen.

Stromingen

In de modelbouw had je een aantal stromingen. De link tussen een bestuurbaar vliegend voorwerp en het ophangen van een (destijds zéér populaire) GoPro camera was al snel gemaakt. Je had de mensen die zich focusten op het toevoegen van camera’s. Hier kwamen gimbals (camera stabilisatoren) aan te pas. Drones moesten rustig en stabiel vliegen en vooral veel gewicht kunnen heffen. De grote drones waren in staat om hele spiegelreflex camera’s te tillen. Deze drones waren enkel toebedeeld aan de modelbouwers met een groot budget, maar de beelden waren spectaculair en ongekend.

Een andere tak richtte zich op de low-tech drones die goed moesten kunnen vliegen. De focus kwam op stunten te liggen toen de eerste betaalbare FPV (First Person View) setjes beschikbaar kwamen. De drones werden kleiner en lichter voor een gunstige massatraagheid. De wendbaarheid en snelheid waren de belangrijkste eigenschappen. Het werd een sport om de drones zo snel mogelijk door en langs obstakels te vliegen. Dit resulteerde in een compleet nieuwe sport: drone racing. Een sport die tegenwoordig steeds populairder wordt.

De professionele drone sector liet even op zich wachten. Er waren wel al drones met video- en fotografie toepassingen, maar écht specifieke en creatieve toepassingen waren schaars. Het duurde een aantal jaar voordat de eerste ambulance-drone en gewassen-besproei-drone een feit waren. Inmiddels komen drones zelfs een reddingsboei brengen als iemand dreigt te verdrinken.

Het omslagpunt

De functionele ondergang van modelbouw drones

Inmiddels zijn we een enorm omslagpunt gepasseerd voor de modelbouw en die is eigenlijk te wijten aan één bedrijf met één type drone: DJI met de Phantom. Deze drone combineerde allerlei kwalitatief goede onderdelen met een bijhorende gestabiliseerde hoge resolutie camera en bood functies aan als livestreams. Het werd makkelijker om de drone te besturen door een legio aan hulpmiddelen, maar vooral de prijs/kwaliteit verhouding was met losse onderdelen niet meer te evenaren. Het zelf bouwen van een drone met vergelijkbare functies was nog mogelijk, maar was dus niet meer goedkoper. Het enige argument dat modelbouwers nog konden gebruiken voor de keuze tot het zelf bouwen van een drone was het zelf kunnen onderhouden en repareren van de drone. Na de Phantom zijn er nog diverse modellen Phantoms gekomen, maar ook kleinere drones zoals de Mavic Pro en later de Mavic Air. Deze latere modellen hebben de modelbouwdrones functioneel gezien volledig weggevaagd.

Camera’s rondom kunnen de omgeving interpreteren en objecten ontwijken. Herkenningsalgoritmes kunnen de drone auto’s, mensen en fietsers laten volgen. Automatische filmfuncties kunnen perfecte cirkels om objecten heen draaien. En dit alles terwijl je live meekijkt met een HD livestream. Deze drones zijn niet meer te ontleden in een aantal basisonderdelen zoals een flight controller, een snelheidsregelaar en een motor. De printplaatjes zitten vol met processoren en sensoren en vormen één integraal geheel. Zelf repareren wordt moeilijk, maar waarom zou je als je garantie hebt? Ook de prijzen blijven maar dalen. En de functies blijven maar komen.

De overlevers

Hebben de moderne drones de modelbouwdrones helemaal weggevaagd? Nee, gelukkig niet. Waar de cameradrones in de modelbouw simpelweg zijn voorbijgestreefd door de huidige generatie recreatieve drones, zijn racedrones nog steeds razend populair. In eerste instantie lijkt het gek dat deze tak van de modelbouw onaangeroerd is gebleven door professionele bedrijven. In de drone race sport moet namelijk veel geld te verdienen zijn.

Wie beter kijkt ziet dat er wel degelijk meer aanbod is in onderdelen van racedrones. De reden dat racedrones nog steeds niet (vaak) als één geheel worden verkocht met een gunstigere prijs, is simpelweg het feit dat race drones nooit af zijn. Onderdelen worden vaak verwisseld voor nóg betere prestaties. Ook komen crashes vaak voor. Dan moet een drone eenvoudig te demonteren en te repareren zijn. Fabrikanten kiezen er daarom expres voor om alle onderdelen los te verkopen. De meeste race drones zijn dan ook een allegaartje van allerlei verschillende onderdelen, passend bij de wensen van de bestuurder.

De toekomst

Nu we weten hoe de drone markt zich de afgelopen jaren heeft gedragen, is het de vraag hoe de toekomst van drones eruit gaat zien. Omdat het prijstechnisch eigenlijk niet meer interessant is om zelf een camera drone te bouwen, kunnen er feitelijk nog twee drone takken worden onderscheiden: de integrale drones (professionele en recreatieve drones) en de race drones.

Toekomst van de integrale drones

In de toekomst zal de markt van de integrale drones wat volwassener worden. Wanneer dit gebeurt hangt voornamelijk af van de concurrentie. Het feit dat GoPro geprobeerd heeft te concurreren, maar vrij snel daarna gestopt is met het betreden van de recreatieve drone markt, laat zien dat concurreren momenteel niet eenvoudig is. Momenteel heeft DJI praktisch een monopolie positie te pakken en kan er simpelweg amper geconcurreerd worden door de vele radicale innovaties die het bedrijf laat zien. De monopolie positie zou innovaties in de toekomst kunnen remmen, wat instappen eenvoudiger maakt.

Van de integrale drones verwacht ik dat de markt in de toekomst kan worden vergeleken met die van smartphones. Steeds meer spelers betreden (hopelijk) de markt. De smartphone industrie liet in het begin de ene na de andere radicale innovatie zien. Denk aan hoge resolutie schermen, krasbestendig glas, processoren met soms wel 8 kernen, betere camera’s, gebogen schermen, vingerafdrukscanners, resistentie tegen water enzovoorts. Momenteel zijn de innovaties vaker incrementeel dan radicaal. Een camera wordt elke generatie iets beter. Het volgende scherm heeft iets betere wit-waarden. Het krasbestendige glas is nog ietsjes krasbestendiger. Ook de drone markt zal op zo’n punt aankomen.

De radicale en incrementele innovaties

Momenteel zijn de voornaamste radicale innovaties op gebied van camera’s en beeldtransmissie wel bereikt. De camera’s komen aardig overeen met die in actiecamera’s en mobiele telefoons. Stabilisatie systemen zijn redelijk uitgekristalliseerd. De beeldtransmissie heeft al HD kwaliteit. De resolutie wordt misschien wel hoger, maar langzaamaan en met kleine stapjes. Op gebied van formaat zijn de grootste innovaties ook wel geweest. Kleine drones kunnen net zo makkelijk worden meegenomen als een spiegelreflex camera. Veel kleiner zullen ze niet meer worden, omdat dit ook invloed heeft op de vliegkarakteristieken. Ook is de vraag hoeveel slimmer inklap-mechanismen kunnen worden. Nieuwe functies zullen eerst bij drones in de hogere segmenten (professionele drones) worden uitgerold. Naarmate deze functionaliteiten goedkoper worden zullen ze hun weg omlaag vinden naar de goedkopere segmenten (particuliere drones).

De grootste innovaties op gebied van integrale drones zullen naar verwachting zijn op gebied van AI (Artificial Intelligence, kunstmatige intelligentie). Moderne drones laten zien dat het volgen en ontwijken van objecten door middel van analyse van camerabeelden al mogelijk zijn. Deze systemen zijn echter nog lang niet foutloos. DJI liet op de Mavic 2 Pro een algoritme zien die voorspelt waar een auto tevoorschijn komt als deze tijdelijk achter een object verdwijnt. Zo kan de drone zelfs als het object onzichtbaar is blijven volgen. Dergelijke algoritmen zullen steeds vaker te vinden zijn op drones. Drones zullen profiteren van de jonge markt van kunstmatige intelligentie en de uitvindingen die daarin gedaan worden. In de nabije toekomst moet het mogelijk zijn om drones foutloos objecten te laten ontwijken. Niet alleen stilstaande objecten, maar ook bewegende objecten. Daarmee zijn drones niet meer alleen gebonden tot gebruik buitenshuis, maar ook tot gebruik binnenshuis.

Softwarematige algoritmes kunnen helpen bij het in kaart brengen van omgevingen en ruimtes. Waar drones momenteel vooral camerabeelden opnemen, kan dit in de toekomst worden gecombineerd met een drie-dimensionale kaart van de omgeving. Op deze manier kunnen onveilige plekken worden onderzocht. Ook de redelijk langzaam groeiende VR (virtual reality) wereld kan hier baat bij hebben. Zo zou het mogelijk kunnen worden om live en in 3D mee te kunnen kijken met een drone, in combinatie met een VR bril. De game wereld weet hier vast ook wel raad mee.

Toekomst van de race drones

Mijns inziens zijn de echt radicale innovaties bij race drones al voorbij. Onderdelen zoals motoren, propellers en andere componenten worden natuurlijk steeds wat beter. Wellicht dat er op gebied van FPV nog iets gaat gebeuren. Momenteel wordt er veelvuldig gebruik gemaakt van TV lijnen die analoog over een 5.8Ghz signaal worden verstuurd. Veel sneller kan je beelden niet verzenden, maar de kwaliteit laat te wensen over. Het zou logisch zijn als er in de toekomst wordt overgestapt op een digitaal signaal.

Vooral de sport zal in de toekomst aan veranderingen onderhevig zijn. Naar verwachting zal de sport groter worden en zullen er meer jongeren instappen. Daarmee zullen er ook meer fans en evenementen komen. Ook zal het prijzengeld steeds hoger worden. Dit zal te vergelijken zijn met de stappen die gametoernooien hebben gemaakt de afgelopen jaren. Toch zal drone racing voorlopig geen Olympische sport worden. Daarvoor zal het eerst van het nerd-achtige imago af moeten komen. Wat kleinere formaten FPV brillen kunnen daar al flink aan bijdragen. Algemene acceptatie van VR brillen in huis natuurlijk ook. Wie weet kijken we over een aantal jaar wel live mee met een race drone in de strijd om het wereldkampioenschap…