Autonomes Navigationssystem 12.02.2014, 14:45 Uhr

Flugroboter fliegt sicher durch schwieriges Gelände

Einen Flugroboter, der auch bei widriger Sicht selbstständig navigieren kann, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt. Dadurch können die Maschinen künftig auch in besonders schwierigen Katastrophengebieten eingesetzt werden. 

Aufgabe des Flugroboters war es, sich in einer schlecht beleuchteten Mine mit Hindernissen zurechtzufinden.

Aufgabe des Flugroboters war es, sich in einer schlecht beleuchteten Mine mit Hindernissen zurechtzufinden.

Foto: Screenshot ingenieur.de/DLR

„Wir haben bewusst eine Situation gewählt, in der die Herausforderungen für das Navigationssystem besonders groß waren“, erklärt Korbinian Schmid vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik. In einer Kohlemine in Recklinghausen schickten die Forscher den Multikopter zum Testflug los: verwinkelt, schlecht beleuchtet und staubig – denkbar widrige Umstände also für den Einsatz. Der Mulitkopter wurde mit einer On-Board-Stereokamera und Sensoren ausgestattet. Er sollte selbständig mit Hilfe der vorhandenen Technik eine Umgebungskarte aufbauen und sich dann durch das schwierige Gebiet navigieren.

Der Testflug verlief positiv. Erstmals zeigten die DLR-Forscher damit, wie sich ein Flugroboter auch durch schwierige Gebiete bewegen kann. Doch während des Fluges musste sich der fliegende Roboter erst einmal beweisen: Enge Gänge mit aufgewirbeltem Staub und Unebenheiten waren zu passieren. Ebenso waren die Wände schräg und es galt, herumstehende Gegenstände wie Maschinen und Generatoren zu überwinden. Dabei kamen starke Luftturbulenzen in den schmalen Gängen auf. Der Flugroboter musste ein bestimmtes Ziel erreichen, das ihm vom Operator per WLAN angegeben wurde. „Diese widrigen Bedingungen könnten alle bei einem Such- und Rettungseinsatz im Katastrophenfall bestehen“, so DLR-Forscher Schmid.

Autonome Navigation

Der Flugroboter war in der Lage, die vorhandene Technik während des Fluges passend einzusetzen. Der an Bord befindliche Computer kombinierte die Messdaten der Sensoren zu Beschleunigung und Drehraten mit den relativen Orientierungs- und Positionsmessungen der Stereokamera. Diese Daten werden verwendet, um Tiefenbilder des Stereokamerasystems mit den Positionen des Fluggerätes zu einer Umgebungskarte zu kombinieren. Der Flugroboter kann sich daran orientieren und seine optimale Geschwindigkeit daraus berechnen und Positionen, die angesteuert werden müssen. Über WLAN wird die aufgebaute Karte an den Operator weitergeleitet, um die Missionsplanung zu übernehmen.

Bricht aber doch einmal die Verbindung zwischen Flugroboter und Operator ab, ist der Multikopter in der Lage, selbstständig das Ziel zu erreichen oder zu einem vereinbarten Treffpunkt zu fliegen. Sollte das Fluggerät dann doch einmal aufgrund eines Hindernisses nicht erreichbar sein, wartet es in der Luft auf neue Anweisungen.

Rundblick soll noch erweitert werden

Jetzt arbeiten die DLR-Forscher an der Weiterentwicklung der autonomen Navigation. Dafür beschäftigen sie sich mit der Stereokamera und bearbeiten die Lichtquelle. Sie decken die LED-Scheinwerfer zu 60 Grad ab und wollen auf diese Weise herausfinden, wie sich der Rundumblick noch vergrößern lässt. Dabei sollen Flughöhe und Dynamik des Systems berücksichtigt werden. Die Forscher können sich vorstellen, künftig auch einen Rover mit dem Flugsystem zu kombinieren. Das würde dann so aussehen, dass ein mit Stereokameras ausgestatteter Rover sich auf dem Boden autonom zurechtfinden müsste und den Multikopter in das unwegsame Gebiet transportieren würde. Dort würde er an den Erkundungsroboter übergeben und sich auf den Flug begeben.

„Bei allen Einsätzen ist vor allem eines wichtig: Die Roboter müssen mit ihrem Navigationssystem so autonom wie möglich funktionieren“, betont Korbinian Schmid vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik.

Top Stellenangebote

Infineon Technologies AG-Firmenlogo
Infineon Technologies AG Berechnungsingenieur FEM - Strukturmechanik und Thermik (w/m) Warstein
Landeshauptstadt München Ingenieur/in der Fachrichtung Versorgungstechnik / Gebäudetechnik München
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH-Firmenlogo
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Director Supplier Quality Management EMEA (m/w) Bad Homburg
Bayernhafen GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bayernhafen GmbH & Co. KG Bauingenieur (m/w) Schwerpunkt Bahnbau / Tiefbau Regensburg
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH-Firmenlogo
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Projektingenieur Maschinenbau (m/w) St. Wendel
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH-Firmenlogo
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Projektingenieur Verfahrenstechnik (m/w) St. Wendel
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH-Firmenlogo
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH Projektingenieur Elektrotechnik (m/w) St. Wendel
Heraeus-Firmenlogo
Heraeus Global Engineering Coordinator (m/w) Kleinostheim
P&A Diplom-Ingenieur (Bau) / Master für Statik/Konstruktion (m/w) Eisenach, Hörselberg-Hainich, Gerstungen, Gotha, Mühlhausen
VISHAY ELECTRONIC GmbH-Firmenlogo
VISHAY ELECTRONIC GmbH Product Marketing Engineer (m/w) Landshut, Selb