Technische Innovation

Omnicopter: Diese Drohne ist ein Präzisionsinstrument

Sabine Berger Autorin, Hemd & Hoodie

Das Spiel „Fang den Ball“ kennen wir bislang vornehmlich zwischen Hund und Herrchen. Für den ersteren kann jetzt eine Drohne einspringen – der Omnicopter.

Der Einsatz von Drohnen geht inzwischen weit über den Hobbybereich hinaus. Längst werden sie auch in professionellen Umgebungen genutzt, etwa zur Überwachung, Inspektion oder Luftvermessung sowie zur Suche und Rettung vermisster Personen. Doch ob vier, sechs oder sogar mehr Propeller – bislang befinden sich bei den meisten Modellen alle Rotorblätter auf einer Ebene. Die Multicopter können sich damit zwar bereits in alle Richtungen fortbewegen, doch fehlt es ihnen nach wie vor an der hohen Agilität, die sie für hochpräzise Wartungs- oder Reparaturarbeiten benötigen würden.

Um dieses Problem zu lösen, wurde am Institute for Dynamic Systems and Control der ETH Zürich jetzt eine neuartige Drohne entwickelt, die mit einem völlig neuen Antriebskonzept daherkommt. Der sogenannte Omnikopter befindet sich in der Mitte einer 45 Quadratzentimeter großen würfelförmigen Konstruktion aus dünnen Carbonstäben. An deren Diagonalen sind die insgesamt acht Rotoren angebracht, die alle unterschiedlich ausgerichtet sind.

der omnicopter reagiert in millisekunden

Diese Konstruktionsweise bewirkt, dass die Drohne kein Oben und Unten mehr kennt, und ermöglicht ihr, sich beliebig um die eigene Achse zu drehen. So kann sie sich in Sekundenschnelle in jede beliebige Richtung bewegen, wobei sie eine erstaunliche Stabilität zeigt. Wie beeindruckend die Fortbewegung der Drohne ist, wird in einem Video des Entwicklerteams Dario Brescianini und Raffaello D’Andrea deutlich: Darin wird dem Omnicopter ein Ball zugeworfen, den er schnell und fehlerfrei mit einem kleinen Fangnetz auffängt, das an ihm befestigt ist.

Bild: Youtube – Dario Brescianini(Screenshot)

Hinter dieser scheinbar instinktiven Beweglichkeit verbirgt sich ausgeklügelte Technik. Mehrere im Raum aufgestellte Infrarot-Kameras erfassen jeweils die Position der Drohne sowie jene des Balls. „Das entscheidende Element hinter der Fangtechnik ist jedoch die computerbasierte Berechnung der Flugbahnen“, verrät Brescianini. Der dahinterstehende Algorithmus erlaubt es dem Omnicopter, aus 500.000 möglichen Flugoptionen pro Sekunde diejenige zu identifizieren, mit der der Ball am besten gefangen werden kann. Auf Basis des Ergebnisses passt er seine Position, Geschwindigkeit und Fluglage an – in nur 20 Millisekunden!

die rosige zukunft von industriedrohnen

Obwohl seine Fähigkeiten bereits sehr beeindruckend sind, weise die Technik des Omnicopters noch das ein oder andere Defizit auf, betont das Entwicklerteam. Beispielsweise müsse seine Steuerung weiter verfeinert werden, damit alle wirkenden Kräfte und Drehmomente zuverlässig beherrscht werden könnten. Auch solle er zukünftig eigene Lernfähigkeiten erhalten, damit er systematische Bewegungsfehler, die ihm während der bisherigen Experimente unterliefen, selbständig kompensieren kann.

Gif: Youtube – Dario Brescianini

Obwohl es noch die ein oder andere technische Herausforderung bei Windstabilität oder Akkulaufzeit zu meistern gilt, befinden sich die Industriedrohnen aktuell in einem rasanten Entwicklungsstadium. Auch Intel arbeitet an hochleistungsfähigen Flugcomputern, die beispielsweise Ölplattformen inspizieren oder hochauflösende 4K-Aufnahmen von landschaftlichen Strukturen machen. Wenn das Innovationstempo weiterhin so hoch ist, dürften die professionellen Copter bald zu unersetzlichen Tools in der Industrie werden.

Cover-Foto: Dario Brescianini & Raffaello D’Andrea(Montage)

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