Aus dem Labor: Autonom fliegender Roboter

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Relevanz: Kleine Roboter wie diese könnten in Gebäuden oder engen Räumlichkeiten wie Höhlen oder Tunneln womöglich Such- und Rettungsaufgaben übernehmen oder sich bei Aufklärungs- und Überwachungsanwendungen als nützlich erweisen. Zuvor haben Forscher im Freien größere Flugroboter mit weniger Hindernissen getestet sowie "indoors" Landungen und andere ausgesuchte Manöver durchgeführt. Nun konnte ein kleineres Fluggerät aus der Hand von Jean-Christophe Zufferey und Dario Floreano von der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne in einem geschlossenen Raum länger am Stück fliegen und dabei Zusammenstöße vermeiden.

Methode: Die Forscher fertigten ihr Flugzeug aus Kohlefaserstäben, Balsaholz und dünnen Plastikfolien für die Flügel und den Schwanzteil an. Vorne an den Flügeln montierten sie je eine Videokamera und verbanden die beiden Kameras mit einem leistungsarmen Mikrocontroller hinter dem motorgetriebenen Propeller. Die Kameras lieferten dem Mikrocontroller rund 20 Bilder in der Sekunde. Daraus berechnete er, wie schnell sich Hindernisse wie die Wände scheinbar auf das Flugzeug zubewegten. Wenn die Objekte näher kamen, sahen die Kameras sie als schneller bewegt. Der Mikrocontroller erkannte eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit als Anzeichen für ein Hindernis auf Kollisionskurs. Daraufhin schickte er Signale zum Ruder, um das Flugzeug um 90 Grad zu drehen.

Allerdings wirkten sich die seitlichen Bewegungen der Flugzeugnase -- das so genannte Gieren -- auch auf die scheinbare Geschwindigkeit der sich nähernden Hindernisse aus und verwirrten so das Kollisionsvermeidungssystem. Zur Ausgleichung dieses Effekts setzte das Team ein Gyroskop hinter den Propeller, um diese seitliche Rotationsgeschwindigkeit zu messen. Bei der Analyse der Kamerabilder berücksichtigte der Mikrocontroller die zusätzlichen Daten.