Im Rahmen des Projekts „Autodrohne in der Produktion“ hat das IPH eine wegweisende Entwicklung erreicht. Die Drohne kann dank einer innovativen Navigationstechnologie und bordeigener Sensoren 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 marktreif ist.
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Grenzen des GPS überwunden: Drohnen navigieren autonom in Innenräumen
Bisher waren unbemannte Luftfahrtsysteme auf GPS angewiesen und konnten daher nur im Freien zuverlässig navigieren. In geschlossenen Räumen fehlte ihnen jedoch die Orientierung, wodurch sie außer Kontrolle gerieten und abstürzten. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine innovative Navigationstechnologie entwickelt, die es den Systemen ermöglicht, auch in Innenräumen sicher zu fliegen.
Optical-Flow-Modul: Neue Art der Positionierung
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 der Drohne, ihre Position zu bestimmen, indem sie die relative Abweichung von ihrer Ausgangsposition erkennt. Die Inertial-Measurement-Unit (IMU) gewährleistet eine stabile Fluglage, indem sie Beschleunigung und Orientierung misst. Dadurch wird das herkömmliche GPS ersetzt und neue Möglichkeiten für die Navigation in geschlossenen Räumen eröffnet.
Optimaler Schutz durch LiDAR-Sensor in „Autodrohne
Mit einem LiDAR-Sensor ausgestattet, kann die „Autodrohne“ Hindernisse wie Wände, Regale oder Maschinen erkennen. Dadurch ist sie in der Lage, autonom auszuweichen und eine sichere Navigation zu gewährleisten.
Autonome Drohne erkundet Raum und plant Wege
Die „Autodrohne“ startet 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. Dabei kommen zwei Algorithmen zum Einsatz: Der A*-Algorithmus plant die Flugstrecken, während ein eigens entwickelter Punktwolkenfilter die Randbereiche der Karte identifiziert und zwischen festen Grenzen und offenen Rändern unterscheidet.
Die Drohne nutzt ein systematisches Navigationsverfahren, um von ihrer aktuellen Position zu einem festgelegten Zielpunkt am offenen Rand des Raumes zu fliegen. 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. Dies ermöglicht der Drohne, den gesamten Raum zu erkunden. Ein interessanter Anwendungsfall für diese Technologie ist die Erfassung von Fabriklayouts, bei der die Drohne autonom ein virtuelles Modell erstellt, das als Grundlage für Fabrikplanungsprojekte dienen kann.
Herausforderungen bei der Nutzung autonomer Drohnen in der Industrie
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 besteht darin, dass einige Navigationssensoren eine geringe Elektromagnetische Verträglichkeit aufweisen, was zu Einschränkungen der Navigationsfähigkeit führen kann. Um den Einsatz von Drohnen in Industrieumgebungen sicher zu machen, sind weitere Forschung und Entwicklung notwendig.
Elektromotoren, stromdurchflossene Leiter oder größere Metallansammlungen können die Navigationsfähigkeit der Drohne erheblich beeinträchtigen und zu einer unsicheren Flugumgebung führen. Da elektromagnetische Störungen in Industrieumgebungen unvermeidlich sind, ist es notwendig, weitere Forschung und Entwicklung zu betreiben, um Indoor-Drohnen zu entwickeln, die in der Lage sind, diese Störungen zu kompensieren und sicher in solchen Umgebungen zu operieren.
Die virtuelle Modellierung von Fabrikhallen mit der „Autodrohne
Das IPH hat mit der „Autodrohne in der Produktion“ eine einzigartige Technologie entwickelt, die das autonome Fliegen in unbekannten Innenräumen ermöglicht. Dank ihrer innovativen Navigationstechnologie und dem automatisierten Kollisionsvermeidungssystem kann die Drohne sicher und eigenständig in Industrieumgebungen agieren. Sie kann unbekannte Räume erkunden und beispielsweise eine virtuelle Modellierung von Fabrikhallen ermöglichen. Obwohl noch weitere Forschung und Entwicklung erforderlich sind, um die Sicherheitshürden zu überwinden, ist die „Autodrohne“ ein vielversprechender Schritt in Richtung einer effizienten Indoor-Navigation.
