{"id":28101,"date":"2023-01-06T14:49:18","date_gmt":"2023-01-06T13:49:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/?p=28101"},"modified":"2023-01-12T16:07:30","modified_gmt":"2023-01-12T15:07:30","slug":"iph-entwickelt-autonom-fliegende-indoor-drohne","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/de\/iph-entwickelt-autonom-fliegende-indoor-drohne\/","title":{"rendered":"IPH entwickelt autonom fliegende Indoor-Drohne"},"content":{"rendered":"<div class=\"wpb-content-wrapper\"><p>[vc_row][vc_column][vc_column_text]<strong>Forschende am Institut f\u00fcr Integrierte Produktion Hannover GmbH (IPH) haben eine Drohne entwickelt, die in unbekannten Innenr\u00e4umen autonom fliegen kann. Zur Navigation nutzt sie bordeigene Sensoren, die das GPS ersetzen. Im Forschungsumfeld funktioniert der Indoor-Drohnenflug, marktreif ist das System allerdings noch nicht \u2013 weil die Forschenden auf unerwartete Sicherheitsprobleme gestossen sind, die weiter untersucht werden m\u00fcssen.<\/strong><\/p>\n<p>GPS funktioniert nur unter freiem Himmel. Unbemannte Luftfahrtsysteme k\u00f6nnen sehr zuverl\u00e4ssig navigieren, solange sie draussen fliegen. In geschlossenen R\u00e4umen w\u00fcrden sie ausser Kontrolle geraten und abst\u00fcrzen. F\u00fcr den Drohnenflug im Indoor-Bereich ist daher eine andere Art der Navigation notwendig \u2013 und ein v\u00f6llig neues Sicherheitskonzept. Im Laufe der vergangenen zwei Jahre haben die Forschenden im Projekt \u00abAutodrohne in der Produktion\u00bb eine Indoor-Navigation entwickelt, den Prototypen einer autonom fliegenden Indoor-Drohne gebaut und ein Sicherheitskonzept erarbeitet. Die Autodrohne kann unbekannte Innenr\u00e4ume autonom erkunden, ohne von einem Drohnenpiloten ferngesteuert zu werden und ohne zuvor mit einer Umgebungskarte ausgestattet zu werden.<\/p>\n<p>Die Indoor-Navigation funktioniert nach dem Prinzip einer Computermaus. Mithilfe eines sogenannten Optical-Flow-Modules und einer Kamera, die auf den Boden gerichtet ist, bestimmt die Autodrohne ihre Position. Wenn sie sich bewegt, erkennt sie die relative Abweichung von ihrer Ausgangsposition. F\u00fcr Flugstabilit\u00e4t sorgt auch die Inertial-Measurement-Unit (IMU): Sie misst unter anderem die Beschleunigung und Orientierung w\u00e4hrend des Fluges. Die IMU und das Optical-Flow-Module ersetzen gemeinsam das GPS. Um den autonomen Flug in unbekannten Innenr\u00e4umen zu erm\u00f6glichen, ist die Drohne zus\u00e4tzlich mit einem Lidar-Sensor zur automatisierten Kollisionsvermeidung ausgestattet \u2013 einem Laser-Scanner, der Hindernisse erkennt und somit verhindert, dass die Drohne gegen W\u00e4nde, Regale oder Maschinen fliegt.<\/p>\n<p>Doch wie kann sich die Autodrohne selbstst\u00e4ndig und ohne Umgebungskarte in unbekannten R\u00e4umen zurechtfinden? Beim Start kennt sie nur ihre unmittelbare Umgebung. W\u00e4hrend des Fluges erkundet sie St\u00fcck f\u00fcr St\u00fcck den Raum und der Bordcomputer erstellt in einem 3D-Raster automatisiert eine Karte, die kontinuierlich erweitert wird. Damit die Erkundung des Raumes systematisch ablaufen kann, haben die Forschenden zwei Algorithmen implementiert: Den A*-Algorithmus zur Planung von Wegstrecken sowie einen selbst entwickelten Punktwolkenfilter. Dieser identifiziert Randbereiche der Karte und unterscheidet zwischen festen Grenzen und offenen R\u00e4ndern. Der Punktwolkenfilter legt einen Punkt am offenen Rand als Zielposition fest, der A*-Algorithmus plant die Route von der aktuellen Position der Drohne zu dieser Zielposition. Ist die Zielposition erreicht, legt der Punktwolkenfilter ein neues Ziel fest \u2013 so lange, bis sich im Randbereich der Karte nur noch feste Grenzen wie beispielsweise W\u00e4nde, Regale oder Maschinen befinden. Dann ist der gesamte Raum erkundet.<\/p>\n<p>Im Forschungsumfeld funktioniert der autonome Drohnenflug \u2013 f\u00fcr den Einsatz in der industriellen Praxis m\u00fcssen aber noch einige H\u00fcrden \u00fcberwunden werden. Denn bei der Entwicklung des Sicherheitskonzepts sind die Forschenden auf Risiken gestossen, die den Markteinsatz derzeit noch verhindern und weitere Forschung notwendig machen.<\/p>\n<p>Die gr\u00f6sste H\u00fcrde, auf die die Forschenden gestossen sind, ist die geringe Elektromagnetische Vertr\u00e4glichkeit (EMV) einiger Navigationssensoren. Elektromotoren von Maschinen oder Gabelstaplern, stromdurchflossene Leiter oder gr\u00f6ssere Metallansammlungen k\u00f6nnen die Navigationsf\u00e4higkeit einer Drohne stark einschr\u00e4nken und sogar zum Absturz f\u00fchren. In Industrieumgebungen lassen sich solche elektromagnetischen St\u00f6rungen 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.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>[vc_row][vc_column][vc_column_text]Forschende am Institut f\u00fcr Integrierte Produktion Hannover GmbH (IPH) haben eine Drohne entwickelt, die in unbekannten Innenr\u00e4umen autonom fliegen kann. Zur Navigation nutzt sie bordeigene Sensoren, die das GPS ersetzen. 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