Das IPH hat im Projekt „Autodrohne in der Produktion“ eine bahnbrechende Entwicklung erzielt. Die autonom fliegende Drohne kann dank einer innovativen Navigationstechnologie und Sensoren, die sich an Bord befinden, in unbekannten Innenräumen ohne GPS navigieren. Obwohl das System bereits im Forschungsumfeld erfolgreich funktioniert, müssen noch Sicherheitsprobleme gelöst werden, bevor es auf den Markt gebracht werden kann.
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Forschungsprojekt ermöglicht sichere Drohnenflüge in unbekannten Innenräumen
Herkömmliche unbemannte Luftfahrtsysteme waren bisher auf GPS angewiesen und konnten daher nur im Freien sicher navigieren. In geschlossenen Räumen fehlte ihnen jedoch die Orientierung, wodurch sie außer Kontrolle gerieten und abstürzten. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine neue Art der Navigation entwickelt, die auf bordeigenen Sensoren und einer innovativen Technologie basiert und den Einsatz in Innenräumen ermöglicht.
Flugstabilität durch IMU und Optical-Flow-Modul
Im Rahmen des Projekts „Autodrohne in der Produktion“ hat das IPH eine Indoor-Navigation entwickelt. Dabei wird ein Optical-Flow-Modul in Kombination mit einer Bodenkamera genutzt, um die Position der Drohne zu bestimmen. Die Inertial-Measurement-Unit (IMU) misst während des Fluges Beschleunigung und Orientierung, um die Flugstabilität sicherzustellen. Durch den Einsatz dieser Technologien kann die Drohne autonom in geschlossenen Räumen navigieren, ohne auf GPS angewiesen zu sein.
LiDAR-Sensor ermöglicht sichere Hindernisvermeidung bei Drohne
Der LiDAR-Sensor der „Autodrohne“ erkennt Hindernisse wie Wände, Regale oder Maschinen. Dies ermöglicht der Drohne, automatisch auszuweichen und sicher zu navigieren.
Autodrohne“ erstellt 3D-Karte während des Fluges
Mit nur begrenztem Wissen über ihre Umgebung beginnt die „Autodrohne“ ihren Flug. Während des Fluges erkundet sie den Raum schrittweise und erstellt dabei automatisch eine 3D-Karte in einem Raster. Hierbei werden zwei Algorithmen verwendet: Der A*-Algorithmus plant die Flugrouten, während ein eigens entwickelter Punktwolkenfilter die Randbereiche der Karte identifiziert und zwischen festen Grenzen und offenen Rändern unterscheidet.
Die Drohne verwendet ein systematisches Navigationsverfahren, um von ihrer aktuellen Position zu einem festgelegten Zielpunkt am offenen Rand des Raumes zu navigieren. Sobald dieser Punkt erreicht ist, wird ein neues Ziel festgelegt, bis nur noch feste Hindernisse wie Wände, Regale oder Maschinen im Randbereich der Karte vorhanden sind. Dadurch kann die Drohne den gesamten Raum erkunden. Eine mögliche Anwendung dieser Technologie ist die Erfassung von Fabriklayouts, bei der die Drohne autonom ein virtuelles Modell erstellt, das als Grundlage für Fabrikplanungsprojekte dienen kann.
Elektromagnetische Verträglichkeit: Einschränkungen für Drohnennavigation
Die autonome Flugfähigkeit von Drohnen hat sich im Forschungsumfeld bereits bewährt, doch bevor sie in der industriellen Praxis eingesetzt werden können, müssen noch einige Hindernisse überwunden werden. Besonders die elektromagnetische Verträglichkeit einiger Navigationssensoren stellt dabei die größte Herausforderung dar.
In Industrieumgebungen stellen Elektromotoren, stromdurchflossene Leiter oder größere Metallansammlungen eine Herausforderung für die Navigationsfähigkeit von Drohnen dar und können zu gefährlichen Situationen führen. Da die Vermeidung elektromagnetischer Störungen in solchen Umgebungen nicht möglich ist, ist es von großer Bedeutung, weitere Forschung und Entwicklung zu betreiben, um Indoor-Drohnen zu entwickeln, die in der Lage sind, diese Hindernisse zu überwinden und sicher zu fliegen.
Die Herausforderungen der Sicherheitshürden bei Indoor-Drohnen
Die „Autodrohne in der Produktion“ des IPH ermöglicht autonomes Fliegen in unbekannten Innenräumen und eröffnet damit neue Möglichkeiten. Durch ihre innovative Navigationstechnologie und das automatisierte Kollisionsvermeidungssystem kann die Drohne sicher und eigenständig in Industrieumgebungen operieren. Sie kann unbekannte Räume erkunden und beispielsweise eine virtuelle Modellierung von Fabrikhallen ermöglichen. Obwohl noch weitere Forschung und Entwicklung erforderlich sind, um die Sicherheitsprobleme zu lösen, ist die „Autodrohne“ ein vielversprechender Schritt in Richtung einer zukunftsfähigen Indoor-Navigation.
