Vorbild Schwanenhals 02.09.2015, 08:32 Uhr

Stanford-Forscher entwickeln Kamera-Stabilisierung für Drohnen

Dass es Schwänen nahezu perfekt gelingt, ihren Kopf selbst bei turbulenten Flugmanövern in der immer gleichen Position zu halten, hat Ingenieure der Stanford University enorm beeindruckt. Die Forscher analysierten die Funktionsweisen dieser natürlichen Dämpfung und übertrugen die Mechanismen auf ein Federungssystem für Kamera-Drohnen. 

Schwäne auf der Themse in London: Die Vögel bringen das Kunststück fertig, auch im Flug den Kopf immer in der gleichen Position halten zu können. Daraus wollen Stanford-Forscher eine Federungstechnik für Kameras an Drohnen entwickeln.

Schwäne auf der Themse in London: Die Vögel bringen das Kunststück fertig, auch im Flug den Kopf immer in der gleichen Position halten zu können. Daraus wollen Stanford-Forscher eine Federungstechnik für Kameras an Drohnen entwickeln.

Foto: Andy Rain/dpa

Elegant gleiten drei Schwäne über einen See, nur wenige Meter über der Wasseroberfläche. Die Zeitlupenaufnahme, angefertigt von Forschern der kalifornischen Stanford University, lenkt mit einem jeweils roten und blauen Kreis die Aufmerksamkeit auf zwei Stellen der Tiere: das Auge sowie jenen Bereich, an dem der lange Hals in den Rumpf mündet.

Bei genauer Beobachtung der Flugbewegung wird schnell deutlich, was die Wissenschaftler zeigen möchten: Während der Hals sowie seine Verbindung zum Rumpf sich ständig regen, verharrt der Kopf regungslos in immer gleicher Position und Lage. Von diesem tierischen Stabilisierungssystem haben sich die Forscher inspirieren lassen.

Halswirbel reagieren in Echtzeit

Die Luftfahrt-Ingenieure vergleichen den komplex funktionierenden Schwanenhals mit der Federung eines modernen Autos. Alle Vögel verfügen über Stabilisationsmechanismen, die garantieren, dass der Kopf trotz teils heftiger Flügelbewegungen konstant in der gleichen Position bleibt, so die Wissenschaftler. Bei Singschwänen funktioniere das besonders gut.

Die komplizierten Mechanismen dahinter wurden bislang nur an watschelnden oder gar stehenden Tieren beobachtet – aber noch nie im Flug. Für diese Herausforderung entwickelten Stanford-Ingenieur David Lentink und sein Team eine Methode, um die High-Speed-Aufnahmen der fliegenden Schwäne mit eigens entwickelten Computer-Algorithmen zu analysieren.

Die Stanford-Forscher haben den Flug von Schwänen im Computer simuliert. Die rot umkreisten Augen des Schwanes bleiben während des Fluges immer in der gleichen Position, während sich der Körper (blauer Kreis) auf und ab bewegt.

Die Stanford-Forscher haben den Flug von Schwänen im Computer simuliert. Die rot umkreisten Augen des Schwanes bleiben während des Fluges immer in der gleichen Position, während sich der Körper (blauer Kreis) auf und ab bewegt.

Foto: Stanford University

Das Ergebnis: Die etwa 20 Halswirbel und mehr als 200 Halsmuskeln reagieren auf die Bewegungen des Rumpfes und der Flügel in Windeseile mit der jeweils passenden Festigkeit oder aber Flexibilität, die gerade nötig ist, um den Kopf stets in stabiler Position zu halten.

Erster Prototyp eines Kamera-Stabilisierungssystems

Aus den gewonnenen Erkenntnissen haben die Forscher einen ersten Prototypen eines mechanischen Federungssystems entwickelt, welches Videoaufnahmen stabiler machen soll, die von Flugdrohnen angefertigt werden.

Dieses Schwanenhals-System, so behaupten die Wissenschaftler in einem Video, fange Erschütterungen etwa fünfmal effektiver ab als bisherige Lösungen. Anhand einer Bodendemonstration zeigt der kurze Film, dass händisch provozierte heftige Bewegungen die Kameraaufnahmen allenfalls nur sehr gering beeinflussen. Nähere Informationen zur Funktionsweise der Entwicklung hat das Team aus Stanford bislang leider noch nicht preisgegeben. 

Über die Erfindung werden sich auch die Filmstudios in Hollywood freuen. Denn die filmen zunehmend auch mit Drohnen aus der Luft.

Von Jan-Martin Altgeld Tags:

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