Auf dem Weg zu einer aufmerksamen, leistungsstärkeren Drohne
Von der Inspektion von Stromleitungen über die Beurteilung von Katastrophengebieten bis hin zur Bereitstellung von Luftaufnahmen für Nachrichten und Sportereignisse – Drohnen haben bereits einen erheblichen Einfluss auf die Gesellschaft. Dabei handelt es sich jedoch nur um die Spitze des Eisbergs. Mit größerer Reichweite, Autonomie und Sicherheit könnten Drohnen allerdings noch komplexere Aufgaben übernehmen. Ziel des EU-finanzierten Projekts AERIAL-CORE ist es, einen Beitrag zur Realisierung zu leisten. „Unsere kognitiven Flugroboter bieten ein noch nie dagewesenes Maß an Fähigkeiten in Bezug auf Reichweite, Sicherheit und der Möglichkeit, mit Objekten in der Umgebung und menschlichem Personal zu interagieren“, sagt Anibal Ollero, Forscher an der Universität Sevilla und Projektkoordinator von AERIAL-CORE.
Ein Portfolio an Flugroboterkonstruktionen
Zu den projektintern entwickelten Flugrobotern gehören sowohl Starr- als auch Drehflügler. Einige verfügen auch über formvariable Flügelkonfigurationen, eine Funktion, die die Manövrierfähigkeit erhöht, oder über Mechanismen, um an Kabeln und Masten anzudocken. „Einer unserer besonderen Entwürfe ist eine Drohne, die eine traditionelle Starrflügler-Konfiguration aufweist, aber auch wie ein Vogel flattern kann“, kommentiert Ollero. „Wir haben außerdem ein omnidirektionales Multirotor-Luftfahrzeug entwickelt.“ Viele der im Rahmen des Projekts erarbeiteten Konzepte für Flugroboter wurden zu Prototypen weiterentwickelt und in der Umgebung von Mittel- und Hochspannungsleitungen erprobt.
Drohnen mit einzigartigen kognitiven Funktionen
Die einzelnen Drohnen mögen zwar unterschiedlich aussehen, sie weisen jedoch alle einzigartige kognitive Funktionen auf. Dazu gehören Fähigkeiten wie die visuelle Gestenerkennung an Bord und die autonome Landung, aber auch so spezifische Funktionen wie die genaue Verfolgung von Stromleitungen, das Aufsetzen auf diese Leitungen und die großflächige Vegetationskartierung. „Die Kombination von autonomen Verhaltensweisen, die gefährliche menschliche Arbeiten in der Höhe vermeiden, mit der Fähigkeit zur Zusammenarbeit in der Luft macht diese kognitiven Funktionen so einzigartig, d. h. diese Drohnen sind aufmerksam und kooperieren sowohl mit Menschen als auch mit anderen Flugrobotern“, fügt Ollero hinzu. „Sie verfügen daher über das Potenzial, ein Team wirklich zu ergänzen, zum Beispiel bei der Inspektion von Stromleitungen.“
Wandel in der Nutzung der Flugrobotik
Neben den Drohnen selbst wurden zudem einige innovative Lösungen erarbeitet. Darunter befinden sich Zusatzfunktionen wie Roboterarme und Endeffektoren für eine geschickte Manipulation von Objekten in der Luft – eine Funktion, die sich als sehr vorteilhaft erwiesen hat, wenn es darum geht, Geräte zu installieren oder Kabel zu trennen. Die Forschenden haben ebenso ein Batterieladegerät konzipiert, mit dem eine Drohne über die Stromleitungen aufgeladen werden kann, an denen sie arbeitet. „Alle unsere Arbeiten haben den Einsatzbereich von Flugrobotern erweitert, die Leistung von Bedieneinheiten in der Luft verbessert und die sichere Interaktion dieser Roboter mit ihrem menschlichen Bedienpersonal verbessert“, schließt Ollero. „Insgesamt handelt es sich hierbei um einen großen Fortschritt für den Einsatz von Flugrobotern bei der Inspektion und Wartung großer Infrastrukturen.“ Über das Projekt wurden mehr als 230 Artikel veröffentlicht, mehr als 160 zusätzliche Präsentationen gehalten und 37 Workshops veranstaltet. Es hat außerdem sechs Patente angemeldet. AERIAL-CORE und das zugehörige Team haben mit 29 Auszeichnungen von einigen der weltweit führenden Konferenzen, nationalen Forschungseinrichtungen und Forschungsinstituten viel Anerkennung erhalten. Das Team konzentriert sich derzeit darauf, einige der projektintern erschlossenen Technologien und Lösungen im Hinblick auf die Vermarktung weiterzuentwickeln.
Schlüsselbegriffe
AERIAL-CORE, Drohnen, Stromleitungen, Flugroboter, Flugroboterkonstruktion, kognitive Flugroboter, Infrastrukturen
