Das Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH (IPH) hat im Rahmen des Projekts „Autodrohne in der Produktion“ eine innovative Entwicklung vorangetrieben. Dabei handelt es sich um eine Drohne, die autonom in unbekannten Innenräumen fliegen kann, ohne auf GPS angewiesen zu sein. Die Drohne nutzt bordeigene Sensoren und eine innovative Navigationstechnologie. Obwohl das System im Forschungsumfeld bereits erfolgreich funktioniert, müssen noch unerwartete Sicherheitsprobleme untersucht werden, bevor es marktreif ist.
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Neue Technologie ermöglicht Drohnenflug in geschlossenen Räumen ohne Kontrollverlust
Bisher waren unbemannte Luftfahrtsysteme auf GPS angewiesen und konnten daher nur im Freien zuverlässig navigieren. In geschlossenen Räumen fehlte ihnen jedoch die nötige Orientierung, 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 und den Einsatz in Innenräumen ermöglicht.
Autodrohne: Neues Konzept für sicheres Navigieren
Das IPH hat im Rahmen des Projekts „Autodrohne in der Produktion“ eine innovative 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 während des Fluges für Stabilität, indem sie Beschleunigung und Orientierung misst. Somit kann die Drohne präzise in geschlossenen Räumen navigieren, ohne auf GPS angewiesen zu sein.
Kollisionssicherheit dank LiDAR-Sensor in „Autodrohne
Dank des LiDAR-Sensors kann die „Autodrohne“ Hindernisse wie Wände, Regale oder Maschinen erkennen. Dadurch ist sie in der Lage, autonom auszuweichen und eine sichere Navigation zu gewährleisten.
Fliegende Drohne erkundet Umgebung und plant Routen
Die „Autodrohne“ startet mit nur begrenztem Wissen über ihre 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 werden zwei Algorithmen genutzt: 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. Auf diese Weise kann die Drohne den gesamten Raum erforschen. Ein möglicher 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.
Autonomer Drohnenflug in der Industrie: Herausforderungen und Lösungen
Obwohl Drohnen bereits autonom im Forschungsbereich fliegen können, müssen noch einige Hürden überwunden werden, um ihren Einsatz in der industriellen Praxis zu ermöglichen. Insbesondere die elektromagnetische Verträglichkeit einiger Navigationssensoren stellt dabei eine große Herausforderung dar.
Die Navigationsfähigkeit von Drohnen kann in Industrieumgebungen durch Elektromotoren, stromdurchflossene Leiter oder größere Metallansammlungen stark beeinträchtigt werden. Da elektromagnetische Störungen in solchen Umgebungen unvermeidlich sind, ist es unerlässlich, kontinuierlich Forschung und Entwicklung zu betreiben, um industrietaugliche Indoor-Drohnen zu entwickeln, die in der Lage sind, diese Störungen zu erkennen und zu umgehen, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
Die „Autodrohne“ am IPH: Ein vielversprechender Schritt in der Indoor-Navigation
Das IPH hat mit der „Autodrohne in der Produktion“ eine innovative 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 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 effizienten Indoor-Navigation.
