Das IPH hat im Rahmen des Projekts „Autodrohne in der Produktion“ eine bedeutende Entwicklung erreicht. Die Drohne kann dank einer innovativen Navigationstechnologie und Sensoren, die sich an Bord befinden, autonom in unbekannten Innenräumen fliegen, ohne auf GPS angewiesen zu sein. Obwohl das System bereits im Forschungsumfeld erfolgreich funktioniert, müssen noch Sicherheitsprobleme gelöst werden, bevor es auf den Markt gebracht werden kann.
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Ohne GPS: Drohnen navigieren sicher in Innenräumen
Bisher waren unbemannte Luftfahrtsysteme auf GPS angewiesen, um ihre Position zu bestimmen und sicher zu navigieren. In geschlossenen Räumen war dies jedoch nicht möglich, was zu Abstürzen führte. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine völlig neue Art der Navigation entwickelt, die auf bordeigenen Sensoren und einer innovativen Technologie basiert.
Autodrohne: Präzise Positionierung ohne GPS
Das IPH hat im Rahmen des Projekts „Autodrohne in der Produktion“ eine Indoor-Navigation entwickelt, die auf einem Optical-Flow-Modul und einer Bodenkamera basiert. Diese Technologien ermöglichen es der Drohne, ihre Position zu bestimmen, indem sie die relative Abweichung von ihrer Ausgangsposition erkennt. Die Inertial-Measurement-Unit (IMU) sorgt dafür, dass die Drohne während des Fluges stabil bleibt, indem sie Beschleunigung und Orientierung misst. Dadurch kann das herkömmliche GPS ersetzt werden.
Sicherer Flug dank LiDAR-Sensor in „Autodrohne
Ausgestattet mit einem LiDAR-Sensor kann die „Autodrohne“ mithilfe eines Laser-Scanners Hindernisse wie Wände, Regale oder Maschinen erkennen. Dadurch ist sie in der Lage, autonom auszuweichen und eine sichere Navigation zu gewährleisten.
Fliegende „Autodrohne“ erstellt 3D-Karte der Umgebung
Die „Autodrohne“ beginnt ihren Flug mit nur begrenztem Wissen über die unmittelbare Umgebung. Während des Fluges erkundet sie den Raum nach und nach und erstellt dabei automatisch eine 3D-Karte in einem Raster. Für diese Aufgabe kommen zwei Algorithmen zum Einsatz: Der A*-Algorithmus plant die Flugrouten, während ein speziell entwickelter Punktwolkenfilter die Randbereiche der Karte erkennt und zwischen festen Grenzen und offenen Rändern unterscheidet.
Die Drohne folgt einem systematischen Navigationsverfahren, um von ihrer aktuellen Position zu einem vordefinierten Zielpunkt am äußeren Rand des Raumes zu gelangen. Sobald dieser Punkt erreicht ist, wird ein neues Ziel festgelegt, bis nur noch feste Hindernisse wie Wände, Regale oder Maschinen im Randbereich der Karte vorhanden sind. Auf diese Weise kann die Drohne den gesamten Raum erforschen. Ein interessantes Anwendungsszenario für diese Technologie ist die Erfassung von Fabriklayouts, bei der die Drohne autonom ein virtuelles Modell erstellt, das als Grundlage für Fabrikplanungsprojekte dienen kann.
Autonomer Drohnenflug in der Industrie: Hindernisse und Lösungen
Obwohl der autonome Drohnenflug bereits im Forschungsumfeld erfolgreich ist, gibt es noch einige Hürden zu überwinden, bevor er in der industriellen Praxis eingesetzt werden kann. Die größte Herausforderung liegt in der geringen Elektromagnetischen Verträglichkeit einiger Navigationssensoren, die die Navigationsfähigkeit der Drohnen beeinträchtigen kann. Um diese Sicherheitshürden zu überwinden, sind weitere Forschung und Entwicklung erforderlich.
Die Navigationsfähigkeit der Drohne kann durch Elektromotoren, stromdurchflossene Leiter oder größere Metallansammlungen stark beeinträchtigt werden. Diese elektromagnetischen Störungen sind in Industrieumgebungen unvermeidlich. Daher ist es notwendig, kontinuierlich Forschung und Entwicklung zu betreiben, um Industriedrohnen zu entwickeln, die in der Lage sind, diese Herausforderungen zu bewältigen und autonom und sicher in solchen Umgebungen zu fliegen.
Die Zukunft der autonomen Drohnen in Industrieumgebungen
Das IPH hat mit der „Autodrohne in der Produktion“ eine wegweisende Entwicklung vorangetrieben, die das autonome Fliegen in unbekannten Innenräumen ermöglicht. Dank ihrer innovativen Navigationstechnologie und dem automatisierten Kollisionsvermeidungssystem kann die Drohne sicher und eigenständig in Industrieumgebungen operieren. Sie kann unbekannte Räume erkunden und beispielsweise eine virtuelle Modellierung von Fabrikhallen ermöglichen. Obwohl noch weitere Forschung und Entwicklung notwendig sind, um die Sicherheitshürden zu überwinden, ist die „Autodrohne“ ein vielversprechender Schritt in Richtung einer zukunftsfähigen Indoor-Navigation.
