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Für Überwachungsaufgaben: Drohne pausiert autonom an Ästen hängend
Eine Drohne der TU Delft kommt ohne Bilderkennung aus, um nach Ästen eines Baumes zu greifen und an ihnen zu landen. Sie ertastet die Äste.
Die Drohne der TU Delft hängt sich mit einem Greifer an einen Ast.
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It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.
Ein Forschungsteam der Delft University of Technology (TU Delft) hat eine Drohne entwickelt, die sich mit einem Greifer an Äste hängen kann, um in einem Einsatz zu pausieren. Die Greiffunktion wird über taktile Sensoren ausgelöst, sodass keine visuellen Erkennungssysteme eingesetzt werden müssen, die in unübersichtlichen Baumkronen auch nicht zuverlässig funktionieren würden.
Bei der Überwachung von Ökosystemen müssen Drohnen immer mal wieder an einem Ort verharren, um dort Daten zu sammeln. Der Schwebeflug ist allerdings laut und kostet viel Energie. Besser ist es in solchen Fällen, wenn die Drohne ihre Motoren abschalten und in einer Warteposition verharren kann. Das spart Energie und der Akku hält länger, wie die Wissenschaftler in der Studie „Aerial tactile perching via an anthropomorphic hand with embodied soft tactile receptors“ schreiben, die in Nature npj Robotics erschienen ist. Die Forscher wollen die Drohne deshalb an einem Ast landen lassen, ohne dabei komplizierte Landesysteme einzusetzen, die mit visueller Erkennung arbeiten und durch die Berechnung der Flugbahn und der Landung wiederum viel Energie verbrauchen würden. Die Drohne der TU Delft soll sich mit einem einfachen taktilen Greifer an einen Ast hängen, ihre Motoren abschalten und dann Daten sammeln.
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In unübersichtlichen Baumkronen würden visuelle Systeme mit Kameras zur Kalkulation der Landung überfordert sein, schreiben die Wissenschaftler. Blattwerk und kleine Äste schränken die Sicht ein, sodass die Kalkulation der Landung beeinträchtigt ist. Solche Systeme eignen sich daher in der Praxis nicht.
Die Drohne der TU Delft besteht aus einem viermotorigen kleinen Quadrokopter, an dem oberhalb ein Drei-Finger-Greifer mit je drei Fingergliedern pro Finger angebracht ist. Der Greifer ist von den Proportionen her an eine menschliche Hand angelehnt. Die Finger werden von Torsionsfedern bewegt. Im geschlossenen Zustand benötigt der Greifer so keine Energie. Die Öffnung der Hand erfolgt über jeweils eine künstliche Sehne pro Finger. Die Fingerflächen sind mit weichen Silikonpads ausgestattet, die für die nötige Reibung und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Oberflächenstrukturen sorgen. An jedem Finger sind drei Berührungssensoren in Form einer Kupferelektrode angebracht. Sie liefern jeweils nur das Signal, ob ein Objekt berührt wird oder nicht. Da das System aber weiß, an welcher Position sich der jeweilige Sensor befindet, kann der Greifer genau bestimmen, wo eine Berührung stattfindet.
Die Drohne nähert sich einem Ast in einer Achter-Flugbahn grob von unten an. Dabei führt sie Probegriffe am Ast durch, um die Position und Ausrichtung des Astes zu rekonstruieren. Das immer feiner werdende „Bild“ durch das Ertasten ermöglicht es dem Greifer dann, präzise zuzugreifen. Hängt die Drohne sicher am Ast, werden die Motoren deaktiviert.