Drohnen Indoor-Flieger kommt ohne Piloten aus

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IPH Institut für integrierte Produktion Hannover gGmbH

Forschende des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) haben im Projekt „Autodrohne in der Produktion“ eine Drohne entwickelt, die auch in unbekannten Innenräumen ohne die Hilfe eines Piloten fliegen kann. Ganz marktreif ist das Fluggerät aber noch nicht.

Bei der autonom fliegenden Indoor-Drohne des IPH mit dem naheliegenden Namen „Autodrohne“ ersetzen bordeigene Sensoren das Global Positioning System (GPS), dessen von Satelliten ausgesandte codierte Radiosignale in Innenräumen nicht empfangen werden können. Einen kleinen Wermutstrophen gibt es allerdings zu vermelden: Obwohl der Indoor-Drohnenflug im Forschungsumfeld funktioniert, ist das System noch nicht marktreif. Der Grund: Die Forschenden sind auf unerwartete Sicherheitsprobleme gestoßen, die weiter untersucht werden müssen.

Einsatz in der Fabrikplanung

Als man beim IPH im Oktober 2020 begonnen hatte, den autonomen Drohnenflug im Produktionsumfeld zu erforschen, gab es weder eine passende Art der Navigation dafür noch ein geeignetes Sicherheitskonzept. Beides hat man im Verlauf der vergangenen zwei Jahre entwickelt und inzwischen kann die „Autodrohne“ unbekannte Innenräume erkunden, ohne von einem Piloten/einer Pilotin ferngesteuert zu werden und auch ohne zuvor mit einer Umgebungskarten ausgerüstet zu werden.

Aber wie navigiert die Drohne dann? Und wozu kann eine solche Drohnen dienen? Die „Autodrohne“ navigiert nach dem Prinzip einer Computermaus: Sie bestimmt ihre Position mithilfe eines sogenannten Optical-Flow-Modules und einer Kamera, die auf den Boden gerichtet ist. Bei einer Bewegung wird die relative Abweichung der Drohne von ihrer Ausgangsposition erkannt. Und für stabilen Flug ist die Inertial-Measurement-Unit (IMU) zuständig, die unter anderem die Beschleunigung und Orientierung während des Flugs misst. Einsetzen lässt sich die „Autodrohne“ beispielsweise für autonome Erkundungsflüge zur Erfassung von Layouts von Fabrikhallen. Die Drohne kann ein virtuelles Modell davon erstellen, das als Grundlage für Fabrikplanungsobjekte dienen kann.

Woran scheitert das Ganze dann (noch)?

Wenngleich sich die Gefahr eines möglichen Akkubrands durch richtige Wartung und Lagerung des Energiespenders minimieren lässt und Schnittverletzungen durch die Rotoren mithilfe eines Propellerschutzes vermeidbar sind: Die geringe elektromagnetische Verträglichkeit einiger der zur Navigation benötigten Sensoren stellen momentan noch eine Hürde dar.

Elektromotoren von Maschinen oder Gabelstaplern, stromdurchflossene Leiter, größere Metallansammlungen – all das kann die Navigationsfähigkeit einer Drohne sehr stark einschränken und im schlimmsten Fall zum Absturz führen. In Industrieumgebungen lassen sich solche elektromagnetischen Störungen nicht verhindern. Das macht es so schwierig, mit einer Drohne in einer Industriehalle zu navigieren. Bis zur Marktreife von industrietauglichen, autonom fliegenden und sicheren Indoor-Drohnen ist daher noch weitere Forschung und Entwicklung notwendig.

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