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Mo, 11.01.2016 06:10
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pte20160111003 Forschung/Technologie, Computer/Telekommunikation

Trick lässt einäugige Drohnen sanft landen

Forscher nutzt Problem mit Sicht nach Bienen-Vorbild aus
Drohnen-Landung: Bienen-Blick hilft hierbei stark (Foto: tudelft.nl)
Drohnen-Landung: Bienen-Blick hilft hierbei stark (Foto: tudelft.nl)

Delft (pte003/11.01.2016/06:10) - Ein Forscher an der TU Delft http://tudelft.nl/en hat einen Ansatz entwickelt, der Drohnen mit nur einem Auge sanft landen lässt. Basis dafür ist ein Sehen nach Bienen-Vorbild, das beim Landen eigentlich gewisse Probleme macht. "Drohnen haben am Ende der Landung immer angefangen, auf- und abzuschwingen", erklärt Guido de Croon vom Micro Air Vehicle Laboratory der TU Delft. Doch der Punkt, ab dem das passiert, erlaubt die verbleibende Höhe abzuschätzen. Mit diesem Trick wird es möglich, Drohnen doch sehr sauber zu landen.

Geschwindigkeit abschätzen

Um Drohnen möglichst weit zu miniaturisieren, müssen sie mit möglichst kompakten Sensoren für die autonome Navigation auskommen. Daher dienen zunehmend Insekten als Vorbild. So nutzen auch kommerzielle Drohnen eine Art Bienen-Sicht, um ihre Geschwindigkeit abzuschätzen. Allerdings klappt das nur, wenn ein Sonar den Abstand zum Boden misst. Eine Biene allerdings kommt nur mit ihren Augen aus. Eben das sollte dank der in der "Bioinspiration & Biomimetics" veröffentlichten Arbeit auch für Drohnen möglich sein - die damit noch kompakter gabaut werden könnten.

Die zum Boden gerichtete Kamera ermittelt wie Bienen-Augen den sogenannten "optischen Fluss", der angibt, wie schnell sich Dinge durch das Sichtfeld bewegen. Da die Augen des Insekts für eine Tiefensicht zu eng beieinander liegen, muss es allein mit dieser Information landen. Das schafft es, indem es den optischen Fluss beim Anflug konstant hält. Damit verringert die Biene automatisch ihre Geschwindigkeit, wenn der Boden näher kommt. Das soll auch bei Drohnen funktionieren. Doch die haben in de Croons Versuchen zunächst immer angefangen, nahe dem Boden wild auf- und abzuschwingen. Das schob er zunächst auf seine Algorithmen für das Computer-Sehen.

Sonar nicht mehr erforderlich

"Dann habe ich festgestellt, dass der Effekt auch mit perfektem Sehen auftritt", sagt der Experte. So kam ihm die Idee, dieses Problem auszunutzen. Denn das Schwingen beginnt in einer gewissen Höhe, die von den Parametern für die Landung abhängt. Die Drohne kann also dadurch, dass sie die Schwingungen bemerkt, ihre Flughöhe zu diesem Zeitpunkt sehr genau feststellen - ganz ohne Sonar. Das kann die Steuersoftware nutzen, um eine möglichst glatte Landung zu ermöglichen. Ganz nebenbei könnte das beobachtete Problem auch eine Erklärung dafür sein, warum Bienen stets in einer gewissen Höhe schwebend verharren.

Zum Fachartikel "Monocular distance estimation with optical flow maneuvers and efference copies: a stability-based strategy": http://iopscience.iop.org/1748-3190/11/1/016004

(Ende)

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