Forscher lassen Drohne trotz Rotorausfall weiterfliegen

Fällt bei einer Drohne einer der vier Rotoren aus, dreht sich diese wie eine Ballerina um sich selbst. Forscher der Universität Zürich zeigen, wie die Flugobjekte in so einem solchen Fall dank eingebauten Kameras vor dem Absturz bewahrt werden können.

Quelle: UZH

Wenn ein Rotor ausfällt, fängt die Drohne an, sich wie eine Ballerina um sich selbst zu drehen.

Fällt der Motor eines Flugzeuges aus, kann dieses problemlos weiterfliegen. Bei Drohnen mit vier Rotoren – sogenannten Quadrokoptern – sieht dies jedoch anders aus. Fällt einer der vier Propeller aus, verliert die Drohne an Stabilität und stürzt unweigerlich ab. Es sei denn, eine Notsteuerung setzt ein. 

Forscher der Universität Zürich (UZH) und der Delft University of Technology haben dafür nun eine Lösung gefunden. Mit eingebauten Sensoren lasse sich die Drohne stabilisieren und könne autonom weiterfliegen, wie die Universität am Mittwoch mitteilte. 

Drohne dreht sich wie eine Ballerina 

Falle ein Rotor aus, drehe sich die Drohne wie eine Ballerina um sich selbst, erklärt Davide Scaramuzza, Leiter der Gruppe für Robotik und Wahrnehmung der UZH. Herkömmliche Steuerungen versagen dabei aufgrund der schnellen Rotationsbewegung. Zudem kann die Drohne ihre Position im Raum nicht mehr ermitteln und stürzt ab. 

Mittels genauer Positionsmessungen liesse sich das laut Scaramuzza aber verhindern. Eine Möglichkeit hierfür wäre es, der Drohne mit Hilfe von GPS eine Referenzposition zu vermitteln. Dafür eignen sich jedoch nicht alle Umgebungen, da nicht überall entsprechende Signale empfangen werden können. Anstatt sich also auf eine GPS-Messung zu verlassen, bediente sich das Team vielmehr den visuellen Informationen von mehreren eingebauten Kameras. 

Quelle: UZH

Die Algorithmen kombinieren die Informationen von den Sensoren, um die Position des Quadrotors in der Umgebung zu verfolgen.

Steuerung mit drei Rotoren möglich 

Die Forscher bestückten die vier Rotoren der Drohne mit zwei Arten von Kameras. Zum einen mit Standardkameras, die bei konstanter Geschwindigkeit mehrere Bilder pro Sekunde aufnehmen. Und zum anderen mit Event-Kameras, die auf unabhängigen Pixeln basieren. Mittels Algorithmen kombinierte das Team anschliessend die Informationen der beiden Sensoren, um die genaue Position der Drohne in der Umgebung zu verfolgen. 

Dank diesen gesammelten Daten kann der Bordcomputer die Drohne steuern, obwohl sie nur mit drei Rotoren fliegt und sich dabei ständig dreht. Tests hätten gezeigt, dass beide Kameratypen unter normalen Lichtverhältnissen gut funktionieren. Nimmt das Licht jedoch ab, entsteht bei den Standardkameras Bewegungsunschärfe, was die Drohne schliesslich abstürzen lässt. Die Event-Kameras funktionieren hingegen auch bei sehr wenig Licht gut. 

Der Einsatz von Drohnen nehme stetig zu. Rotorausfälle können dabei zu gefährlichen Unfällen führen, wie die Universität weiter schreibt. Die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass die Ergebnisse ihrer Arbeit die Flugsicherheit von Quadrokoptern in Bereichen verbessern kann, in denen das GPS-Signal schwach oder gar nicht vorhanden ist. (mgt/pb)