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Science-Fiction mit Gruseleffekt Drohnenschwarm kurvt durch dichten Wald

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Drohnen beim Flug durch Bambuswald.

(Foto: Yuman Gao, Rui Jin/dpa)

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Drohnen werden bereits in vielen Bereichen eingesetzt, aber an Orten mit vielen Hindernissen ist das Manövrieren problematisch. Einem Forscherteam gelingt es nun, eine Drohnenformation kollisionsfrei durch einen Wald sausen zu lassen. Die Flugobjekte erweisen sich dabei als Manövrierkünstler.

Erfolgreicher Versuch mit Gruselfaktor: Chinesische Forscherinnen und Forscher haben zehn kleine Drohnen im Formationsflug kollisionsfrei durch dichten Bambuswald fliegen lassen. Die Drohnen wichen automatisch Hindernissen aus und regulierten selbstständig den Abstand zu den anderen Drohnen, wie die Gruppe um Xin Zhou von der Zhejiang University in Hangzhou im Fachmagazin "Science Robotics" berichtet. Ähnliche Drohnenformationen gibt es zwar schon, aber sie werden in der Regel von einer zentralen Recheneinheit koordiniert und fliegen in Bereichen ohne Hindernisse.

Um ihre Erfindung einzuordnen, greift das Team auf Science-Fiction-Filme zurück: "In "Star Wars: Episode III" (2005) und "Blade Runner 2049" (2017) sind geschäftige, aber dennoch geordnete Flugverkehrsströme zwischen Wolkenkratzern auf Hightech-Planeten üblich." Die vorgestellten Drohnen sind ein Schritt in die Richtung einer Technologie, die dies ermöglicht. Denn die handflächengroßen, weniger als 300 Gramm schweren Fluggeräte erkennen nicht nur eigenständig Hindernisse und weichen ihnen aus; sie tauschen sich über Ultrabreitband-Funk auch mit den anderen Drohnen aus und stellen nach Ausweichmanövern immer wieder ihre Formation her.

Drohnen benötigen kein GPS

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Der Drohnenschwarm flog ohne zu kollidieren durch den dichten Wald.

(Foto: Yuman Gao, Rui Jin/dpa)

Dazu benötigen die Fluggeräte kein GPS (Globales Positionsbestimmungssystem). Die Position wird anhand des eigenen Vortriebsystems bestimmt (Odometrie) und der Ultrabreitband-Funk korrigiert die durch Drift abweichenden Positionsdaten. Eine Tiefenkamera dient der Umgebungswahrnehmung und Lokalisierung von Hindernissen. Jede Drohne ist zudem mit vollständigen Funktionen zur Planung und Steuerung ausgestattet und dadurch zu eigenständigen Manövern fähig. Dazu wird die optimale Flugbahn zum eingegebenen Ziel ständig neu berechnet.

Das Team um Zhou orientierte sich bei seiner Entwicklungsarbeit eher an Vogel- als an Insektenschwärmen: "Insekten führen kurzfristige reaktive Aktionen aus, während Vögel relativ langfristige sanfte Manöver bevorzugen." In weiteren Experimenten zeigte sich, dass die Drohnen nicht nur unbeweglichen, sondern auch beweglichen Hindernissen ausweichen können - etwa einem Menschen, der ihre Flugbahn quert. Dies ist ein wichtiger Sicherheitsaspekt für den Einsatz autonomer Drohnen in Siedlungen.

Vier Einsatz-Bereiche

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Die Forschenden nennen vier Bereiche, in denen sich Drohnen im Formationsflug in naher Zukunft einsetzen lassen könnten: Bei Naturkatastrophen könnten sie bei der Suche nach Menschen helfen, könnten Menschen zu einem sicheren Ort führen und sie mit Medikamenten und Nahrung versorgen. Die Fluggeräte könnten zudem bei der Beobachtung von Wildtieren nützen und Bilder aus verschiedenen Perspektiven liefern. Drohnenformationen könnten gemeinsam Lieferungen bewältigen, die für einzelne Drohnen zu schwer sind. Und schließlich könnten sie auch bei einer Marslandung nützlich sein.

"Als erstes Schwarmsystem, das in der Lage ist, in einer unstrukturierten Umgebung dezentral und autonom zu fliegen, stellt diese Arbeit einen bemerkenswerten Beitrag für die Robotik-Community dar", schreibt Enrica Soria von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz in einem Kommentar in "Science Robotics". Sie erwartet sogar, dass die verwendete Methode dazu führen kann, dass künftig ganz unterschiedliche Fluggeräte, die jeweils für eine Aufgabe spezialisiert sind, einen Formationsflug miteinander koordinieren können.

Quelle: ntv.de, Stefan Parsch, dpa

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