Inhaltverzeichnis

Get Lamp – autonomer Flugroboter findet seinen Weg

Gleich einem Adventurer in Nethack schickten die Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) einen autonom agierenden Multikopter durch ein Testfeld, dass kaum unübersichtlicher hätte ausfallen können: Eine verwinkelte Mine, mit schwacher Beleuchtung und staubigem Umfeld. Die Herausforderungen fanden die Wissenschaftler in einer Kohlenmine in Recklinghausen. Neben den schwierigen Lichtbedingungen musste der Flugroboter auch Luftturbulenzen in den engen Gängen, aufgewirbelten Staub sowie einen unebenen Boden, schräge Wände und Hindernisse wie Maschinen und Generatoren überstehen – und dabei sicher an dem Punkt ankommen, den ihm sein Operator per WLAN als Ziel gesetzt hatte. Mit einem vorgegebenen Ziel sollte sich der fliegende Roboter mit Hilfe einer On-Board-Stereokamera und Sensoren selbständig eine Umgebungskarte aufbauen und sich autonom seinen Weg suchen. Das Flugsystem navigierte sich dabei sicher durch die Minengänge. Zum ersten Mal konnte so autonomes Fliegen unter schwierigen Umgebungsbedingungen ohne externe Navigationshilfen wie beispielsweise GPS gezeigt werden.

In Zukunft könnten Flugroboter mit diesem Navigationssystem auch in Gebäude in Katastrophengebieten fliegen oder beispielsweise die Veränderungen in Minen über einen längeren Zeitraum hinweg protokollieren. Um sicher navigieren zu können, kombiniert der Computer an Bord des Flugroboters die Messungen der Sensoren zu Beschleunigungen und Drehraten mit den relativen Orientierungs- und Positionsmessungen, die aus den Daten der Stereokamera berechnet werden. Die so geschätzten Positionen werden weiter genutzt, um die Tiefenbilder des Stereokamerasystems auf dem Fluggerät kontinuierlich zu einer Umgebungskarte zu kombinieren. So “weiß” der Flugroboter jederzeit, an welcher Position und in welcher Orientierung er sich mit welcher Geschwindigkeit befindet und kann damit die weitere Flugbahn zu vorgegebenen Zielpunkten autonom planen. Die aufgebaute Karte wird dem Operator per WLAN zur Missionsplanung zur Verfügung gestellt. Bricht die Funk-Verbindung zwischen Multikopter und Operator ab, kann das System entweder weiter autonom zu seinem Zielpunkt fliegen oder selbstständig zu einem festgelegten Punkt, beispielsweise dem Mineneingang, zurückkehren. Ist ein Ziel für das Fluggerät durch ein Hindernis nicht erreichbar, bleibt es in der Luft stehen und wartet auf neue Kommandos.

Nun soll die autonome Navigation noch weiterentwickelt werden. Zurzeit wird durch die Stereokamera, die mit LED-Scheinwerfern ihre eigene Lichtquelle mit sich trägt, ein Bereich von etwa 60 Grad abgedeckt – dieser Sichtbereich soll zu einem Rundumblick erweitert werden. Für die Berechnung der Flugbahn soll zudem noch die Flughöhe und die dynamischen Eigenschaften des Systems berücksichtigen – zurzeit fliegt das System möglichst auf konstanter Höhe. Denkbar ist Rover-Flugsystem-Kombi. Der Rover würde ebenfalls mit Stereokameras und autonomer Navigation seinen Weg am Boden finden, um als Träge