Im Projekt „Autodrohne in der Produktion“ hat das IPH eine wegweisende Entwicklung erzielt. Die autonom fliegende Drohne kann dank einer innovativen Navigationstechnologie und Sensoren, die sich an Bord befinden, in unbekannten Innenräumen ohne GPS navigieren. Obwohl das System bereits im Forschungsumfeld erfolgreich funktioniert, müssen noch Sicherheitsprobleme gelöst werden, bevor es marktreif ist.
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Autonome Drohnen revolutionieren die Innenraum-Navigation
Herkömmliche unbemannte Luftfahrtsysteme waren bisher auf GPS angewiesen und konnten daher nur im Freien zuverlässig navigieren. In geschlossenen Räumen fehlte ihnen jedoch die Orientierung und sie waren außer Kontrolle. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine neue Art der Navigation entwickelt, die es den Systemen ermöglicht, auch in Innenräumen sicher zu fliegen.
Innovative Technologie ermöglicht autonomes Fliegen
Im Rahmen des „Autodrohne in der Produktion“ Projekts hat das IPH eine Indoor-Navigation entwickelt. Hierbei wird ein Optical-Flow-Modul in Kombination mit einer Bodenkamera verwendet, um die Position der Drohne zu bestimmen. Die Inertial-Measurement-Unit (IMU) misst während des Fluges die Beschleunigung und Orientierung, um die Stabilität zu gewährleisten. Durch den Einsatz dieser Technologien ist es möglich, auf GPS zu verzichten und dennoch präzise zu navigieren.
Hindernisvermeidung durch LiDAR-Sensor bei „Autodrohne
Dank des LiDAR-Sensors ist die „Autodrohne“ in der Lage, Hindernisse wie Wände, Regale oder Maschinen zu erkennen. Dies ermöglicht der Drohne, selbstständig auszuweichen und sicher zu navigieren.
Autodrohne“ erkundet Raum und erstellt automatisch 3D-Karte
Bei ihrem Start besitzt die „Autodrohne“ nur begrenzte Kenntnisse über ihre unmittelbare Umgebung. Im Verlauf ihres Fluges erkundet sie den Raum schrittweise und erstellt eine 3D-Karte in einem Raster. Dabei werden zwei Algorithmen verwendet: 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 verwendet ein systematisches Navigationsverfahren, um sich von ihrer aktuellen Position zu einem festgelegten Zielpunkt am äußeren Rand des Raumes zu bewegen. Sobald dieser Zielpunkt 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 es der Drohne, den gesamten Raum zu erkunden. 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.
Elektromagnetische Verträglichkeit: Hürde für Drohneneinsatz in Industrie
Der autonome Drohnenflug hat im Bereich der Forschung bereits große Erfolge erzielt, jedoch stehen noch einige Herausforderungen bevor, bevor er in der industriellen Praxis eingesetzt werden kann. Besonders problematisch ist die geringe Elektromagnetische Verträglichkeit einiger Navigationssensoren, die die Navigationsfähigkeit der Drohnen beeinträchtigen kann. Um den Einsatz von Drohnen in Industrieumgebungen sicher zu machen, sind weitere Forschung und Entwicklung notwendig.
Elektromotoren, stromdurchflossene Leiter oder größere Metallansammlungen stellen eine Herausforderung für die Navigationsfähigkeit der Drohne dar und können sogar zu einem Absturz führen. In Industrieumgebungen sind elektromagnetische Störungen jedoch unvermeidlich. Daher ist es erforderlich, weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchzuführen, um Indoor-Drohnen zu entwickeln, die in industriellen Umgebungen sicher und zuverlässig eingesetzt werden können.
Innovation in der Indoor-Navigation: Die „Autodrohne
Das IPH hat mit der „Autodrohne in der Produktion“ eine innovative Technologie entwickelt, die es ermöglicht, in unbekannten Innenräumen autonom zu fliegen. Durch ihre bahnbrechende Navigationstechnologie und das automatisierte Kollisionsvermeidungssystem kann die Drohne sicher und eigenständig in Industrieumgebungen eingesetzt werden. Sie kann unbekannte Räume erkunden und so 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 zukunftsfähigen Indoor-Navigation.
