Zürcher Forscher macht Drohnen zu «Seiltänzern»
(Copyright Foto: Alain Herzog, EPFL)
Zürich – Forscher der Robotics and Perception Group an der Universität Zürich präsentieren eine neue Technologie, die es Drohnen erlaubt sich automatisch aus jeder Ausgangslage aufzufangen sowie selbstständig eine sichere Landung bei einem technischen Problem durchzuführen. Zum einen erlaubt diese neue Technologie, dass Drohnen zum Starten einfach wie ein Ball in die Luft geworfen werden können oder dass sie sich nach einem Systemfehler selbstständig wieder stabilisieren können. Zum anderen können damit Drohnen sicherer gemacht werden, indem sie selbstständig eine sichere Landestelle finden und diese anfliegen können. Da die Drohnen dabei auf keinerlei externe Infrastruktur wie zum Beispiel GPS angewiesen sind, können sie sicher im Innern von Gebäuden sowie auch draussen eingesetzt werden.
“Unsere neue Technologie erlaubt die sichere Verwendung von Drohnen ausserhalb der Sichtweite eines Piloten, was für kommerzielle Anwendungen wie der Auslieferung von Paketen von grossem Interesse ist”, erklärt Prof. Davide Scaramuzza, Mitentwickler und Direktor der Robotics and Perception Group der Universität Zürich.
Sicherheitsaspekt wird immer zentraler
Mit der zunehmenden Popularität von Drohnen wird deren Sicherheitsaspekt immer zentraler. Deshalb muss eine Drohne, die zum Beispiel aufgrund einer leeren Batterie zur Landung gezwungen wird, umgehend einen geeigneten Landeplatz ausmachen und diesen anfliegen können. Zudem kann der Verlust des Positionssignals einer GPS-gesteuerten Drohne, zum Beispiel beim Flug nahe eines Gebäudes, zu deren Absturz führen. In solchen Situation kann die vorgestellte Technologie wieder eine stabile Fluglage der Drohne herbeiführen.
Die Drohnen der Universität Zürich sind mit einer Kamera und Beschleunigungssensoren ausgerüstet. Deren Orientierungssystem ist dem Sehsinn und Gleichgewichtssinn des Menschen nachempfunden. Sobald ein Wurf oder eine technische Störung festgestellt wird, analysiert ein “Computer-Vision” Algorithmus die Bilder der Kamera nach markanten Punkten in der Umgebung. Diese Punkte werden dann dazu verwendet, die Drohne wieder zu stabiliseren. Sowohl die Bildanalyse als auch die Steuerungsbefehle werden auf einem Smartphone-Computer auf der Drohne berechnet. Die Tatsache, dass sich sowohl die benötigte Rechenleistung wie auch alle Sensoren auf der Drohne befinden, erlaubt es ihr sicher und selbstständig zu fliegen. Sie ermöglicht, dass die Drohne beim Verlust der Kommunikation ihre Mission ohne Befehle eines Piloten beenden kann.
«Wie ein Seiltänzer»
“Unser System ist vergleichbar mit einem Seiltänzer. Wenn man sich auf einem Seil balancieren möchte, fixiert man sich auf statische Punkte in der Umgebung und verlagert sein Gewicht entsprechend um das Gleichgewicht zu halten”, erklärt Matthias Fässler, Mitentwickler und Forscher in der Robotics and Perception Group der Universität Zürich.
Der selbe Algorithmus bildet fortlaufend eine 3D Karte der Umgebung. Die Karte wird verwendet um das Gelände unterhalb der Drohne in “sichere” und “gefährliche” Landezonen einzuteilen. Wenn eine Notlandung erforderlich ist, zum Beispiel aufgrund einer leeren Batterie oder einer technischen Störung, fliegt die Drohne selbständig die nächstgelegene sichere Landezone an. (Universität Zürich/mc/ps)
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