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Drohnen: Neues Konzept für Sicherheit am Himmel

Von Gregory Wuest

Die aktuelle Idee einer autonomen Drohne besteht in der Auffassung, möglichst viele Sensoren einzupacken um mögliche Hindernisse effizient zu erkennen und ihnen auszuweichen. So wird heute bei autonomen Drohnen meistens mit Computer Vision entweder mit Hilfe von Kameras oder Lasern gearbeitet.

Die Berechnungen, wo Hindernisse stehen, sind komplex und dementsprechend mit einem hohen Stromverbrauch einhergehend, und Strom ist Mangelware auf mobilen Plattformen. Was aber, wenn dies gar nicht nötig ist?

Das Projekt Dronistics der EPFL schützt Mensch, Drohne und Paket mit einem Käfig.
 

Die Idee: Drohne im Käfig

Hindernisse sind für die Drohne nur gefährlich, wenn die Drohne, besser gesagt, die sich schnell drehenden Propeller einer Drohne, mit dem Hindernis in Kontakt kommen. Dies muss vermieden werden. Ausschlaggebend ist, dass immer ein Sicherheitsbereich um die Propeller der Drohne vorhanden ist. Dies führt zu einer sicheren Mensch-Roboter Kollaboration.

Die Firma Flyability garantiert diesen Sicherheitsbereich nun mit einem neuartigen Käfig, der die Drohne umgibt. Flyability stellt Drohnen her zur Untersuchung von Atomkraftwerken, insbesondere können die Reaktorräume damit untersucht werden, ohne einen Mitarbeiter der radioaktiven Strahlung auszusetzen. Durch die gelieferten Bilder können zum Beispiel Risse in den Wänden, an den Röhren und weitere Defekte erkannt werden.

Der Drohnenenkäfig wird auch in der Paketauslieferung eingesetzt. So zum Beispiel im EPFL-Projekt Dronistics (siehe Bild), welche bereits 150 Auslieferungen im autonomen Flug getätigt hat. Der Käfig schützt Menschen, die Drohne und auch das Paket, welches bis zu 0.5 kg wiegen kann.

 

Die Umsetzung: Intelligenter Käfig

Ein Gitter beschützt die Drohne bei einem Aufprall, indem es die Energie des Schocks in die Verformung des Gitters lenkt. Die Verformung des Gitters führt zu einer Art elastischen Rückstosses. Es wird in Zukunft mit Hilfe des Gitters auch möglich sein, Hindernisse zu ertasten. Dazu werden Sensoren am Gitter angebracht, welche die kleinsten Zusammenstösse des Gitters mit einem Hindernis verarbeiten können.

Drohnenentwickler müssen sich nicht mehr primär um Ausweichmanöver für Hindernisse konzentrieren, sondern können sich zum Beispiel auf SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) fokussieren. Spannend wird dieses Konzept neben der üblichen Ausführung als Lieferdrohne vor allem in der Anwendung in Gebäuden oder Höhlen, in welchen anderen Arten von Aufklärung versagt. Entwickler in der Schweiz möchten mit diesem Konzept auch an der Darpa Challange für Drohnen teilnehmen.
 

Fazit: Verfolgenswerter Ansatz

Es ist definitiv noch zu früh, um sich eine Meinung zu bilden. Das Konzept ist sehr spannend und zeigt uns eine Alternative zur Obstacle Avoidance (Hindernisvermeidung) Theorie in der autonomen mobilen Robotik. Aufgrund dieses Gitters kann die Forschung auf andere Aspekte fokussiert werden und uns dort weiterbringen. Deshalb ist dieser Anwendungsmöglichkeit sicher zu befürworten.

Allerdings ist das System noch nicht ausgereift für die Mensch-Roboter-Kollaboration und die bevorstehenden Praxistests werden uns zeigen, welche Sicherheit uns ein solcher Käfig im Alltag bringen kann. Wir werden auch diese Entwicklung selbstverständlich verfolgen und Sie in unserem Modul Smart Robotics der FFHS über den aktuellen Stand und natürlich über viele weitere Trends im Bereich Robotics in Kenntnis setzen. Damit sind Sie gewappnet für die Zukunft und die Industrie 4.0.
 

Zum Autor

Gregory Wuest unterrichtet seit 2016 in Bereich Programmierung an der ETH-Zürich und seit 2018 ist er auch Dozent an der FFHS. In seinen Studien an der ETH spezialisierte sich Gregory Wuest auf unbemannte autonome Roboter, unter anderem forscht er an autonomen Drohnen. Seinen Bachelor hat er in Elektrotechnik und Informationstechnologie an der ETH Zürich abgeschlossen.

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