Metalldetektor-Drohne könnte autonom Landminen aufspüren

Wissenschaftlern des Autonomous Systems Lab der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) könnte es gelungen sein, ein Mittel zum zuverlässigen Aufspüren von vergrabenen Landminen zu finden. Das Forschungsteam hat eine Drohne mit einem Metalldetektor ausgestattet, der automatisch so positioniert wird, dass er optimal zum Boden steht. Die Drohne ist in der Lage, ein Minenfeld systematisch abzufliegen und vermeidet so, dass die Drucksensoren der Landminen ausgelöst werden.

Verwendet haben die Wissenschaftler eine Voliro T Drohne, wie aus dem bisher unveröffentlichten Paper "Resilient Terrain Navigation with a 5 DOF Metal Detector Drone" hervorgeht. Die Studie soll im Mai auf der International Conference on Robotics and Automation 2023 (ICRA) vorgestellt werden. Die Firma Voliro ist ein Start-up, dessen Ursprünge ebenfalls am ETH liegen. Die Drohne ist ein Trikopter, der über drei bewegliche Triebwerke verfügt. Die Antriebseinheiten bewegen sich unabhängig vom Körper der Drohne. Sie lässt sich darüber in fünf Freiheitsgraden bewegen.

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Korrekte Ausrichtung des Detektors

Der Antrieb mit lediglich drei Motoren lässt außerdem Raum für das Anbringen eines Metalldetektors. Der muss jedoch immer korrekt zur Bodenoberfläche ausgerichtet sein, um zuverlässige Ergebnisse zu liefern. Mit einer herkömmlichen Drohne ließe sich das nicht umsetzen, denn ihr Körper neigt sich bei Richtungsänderungen, wodurch auch ein an ihr befestigter Detektor kippen würde. Mithilfe einer komplizierten kardanischen Aufhängung würde sich das zwar vermeiden lassen, aber es geht auch einfacher mit der Voliro T, die ihren Körper durch die beweglichen Triebwerke auch bei Richtungswechseln stabil in der Luft halten kann. Dadurch lässt sich der angebrachte Metalldetektor genau zum Boden positionieren.

Dazu muss die Drohne allerdings das Oberflächenprofil kennen. Die Wissenschaftler setzen daher ein Lidar-System zum Scannen des Bodens ein. Die Daten verknüpfen sie mit GPS-Informationen und erhalten so eine Zustandsbestimmung der Oberfläche bei genauer Position. Die Drohne lassen sie über ein angepasstes Steuerungssystem über ein betroffenes Feld im Bustrophedon-Verfahren (von links nach rechts, von rechts nach links usw.) autonom abfliegen.

Getestet haben die Forscher ihre Minen-Aufspür-Drohne zunächst mit einfachen metallischen, nicht explosiven Objekten. Dabei konnten sie nachweisen, dass das System bei Oberflächen mit Hindernissen und starkem Gefälle funktioniert. Die Wissenschaftler sehen jedoch noch weitere Forschungsarbeit als nötig an. Diese Ergebnisse würden dann entscheiden, ob und inwieweit das System in der Realität zum Aufspüren von Landminen eingesetzt werden kann.

(olb)