3D-Lidar: Drohne umfliegt Hindernisse autonom bei hoher Geschwindigkeit
Die chinesische Drohne SUPER kann Hindernisse auf große Entfernung erkennen und deshalb bei hohen Geschwindigkeiten sicher autonom fliegen.
(Bild: University of Hong Kong)
Wissenschaftler der University of Hong Kong haben eine Hochgeschwindigkeitsdrohne mit der Bezeichnung Safety-assured High-speed Aerial Robot, auch SUPER genannt, entwickelt, die Hindernissen bei einer Geschwindigkeit bis zu 45 mph, etwa 72 km/h, ausweichen kann. Die Drohne benutzt dazu verschiedene Techniken wie 3D-Lidar und Künstliche Intelligenz (KI), um Hindernisse auf größere Entfernung präzise zu erkennen und die richtige Flugroute zu wählen.
Die Drohne ist etwa 28 cm lang und verfügt als Quadcopter über vier Elektromotoren. Mit ihnen kann die Drohne auf mehr als 72 km/h beschleunigen. Damit ist die Drohne zwar noch weit entfernt von dem, was ferngesteuerte Renndrohnen leisten können, die über 160 km/h schnell fliegen können. Sie zeichnet sich aber durch eine hohe Wendigkeit aus und navigiert mittels KI selbstständig etwa durch Waldgebiete, wie aus der Studie "Safety-assured high-speed navigation for MAVs" hervorgeht, die in Science Robotics erschienen ist.
Hohe Erkennungsleistung durch 3D-Lidar
Zur Entfernungserkennung arbeitet die Drohne mit 3D-Lidar, einem Impulslaser, der auf etwa 70 m Entfernung bis auf weniger als 1 cm genau arbeitet. Das 3D-Lidar-System kann so etwa Stromkabel erkennen, die lediglich 2,5 mm dick sind. Entsprechend gut kann die Drohne auch auf kleine Zweige und Äste reagieren, die sich in ihrer Flugbahn befinden. Aktuelle kommerzielle Drohnen, wie etwa DJIs Mini 4 Pro, haben bei deutlich niedrigeren Geschwindigkeiten bereits Probleme, zuverlässig solche filigranen Hindernisse zu orten.
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Die Lidar-Informationen werden von einem Bordcomputer auf der SUPER-Drohne ausgewertet, der daraus zwei Flugbahnen in Echtzeit ermittelt. Die eine Flugbahn beschreibt die sicherste Route, die andere eine Erkundungsroute. Das System auf KI-Basis wechselt automatisch zwischen den beiden Flugrouten und fliegt so auf einem optimalen Weg, der Sicherheit und hohe Geschwindigkeit zugleich berücksichtigt.
Die Forscher testeten die Drohne in verschiedenen Hindernisparcours, unter anderem im Wald. Dabei gelang es der Drohne, die Parcours mit Geschwindigkeiten von 20 m/s zu bewältigen. Das klappte auch bei schwierigen Lichtverhältnissen, weil die Drohne sich ausschließlich auf Lidar stützt und keine Kameras zur Objekterkennung nutzt.
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Die Forscher sehen ein breites Einsatzspektrum der Drohne. So könnte sie aufgrund ihrer autonomen Navigationsfähigkeiten und ihrer hohen Geschwindigkeit bei Such- und Rettungseinsätzen verwendet werden. Denkbar ist auch die Verfolgung von Straftätern sowie die Nutzung zu militärischen Aufklärungszwecken.
(olb)
