Neue Hightech-Drohne landet künftig wie Vogel
Delft – Dank taktiler Sensoren als Ergänzung zur Orientierung lassen Ingenieure der Technischen Universität Delft Drohnen künftig wie Vögel auf Ästen und Co landen. Einmal an beliebigen Landeplätzen festgeklammert, können sie ihren Akku schonen. Bisher reichen die Infos von Kameras nicht aus, um das Ziel präzise zu treffen und die Landeeinrichtung so zu steuern, dass sie im richtigen Moment den nötigen festen Kontakt herstellt.
Drohnen «erblinden» kurz vor Ziel
Der auf dem neuen System der TU-Delft-Forscher basierende Greifer ermöglicht es den Drohnen, sich an einem Ast oder am Arm eines ihrer Entwickler, des Luftfahrtingenieurs Anton Bredenbeck, festzuhalten, sobald sie gelandet sind. Selbst kopfunter können sie landen und sich festhalten, zeigt auch ein Video der Experten.
Drohnen bisheriger Bauart, die ausschliesslich auf visuelle Wahrnehmung setzen, werden «blind», sobald sie sich einem Ziel nähern, da ihre eigenen Greifer, Äste oder andere Objekte ihnen die direkte Sicht auf den Landeplatz versperren. Bredenbecks Drohne geht, wenn sie landen will, zunächst nur einer groben Schätzung aus, wo sich das Ziel befinden könnte.
Diese basiert auf Kamerabildern. Dann nähert sie sich, wobei sie ihre Krallen öffnet und schliesst. Sobald einer der Finger Kontakt zum Ast oder einem anderen Landeplatz hat, korrigiert sie ihre Position, bis die Sensoren an allen drei Fingern einen stabilen Kontakt bestätigen, und schaltet dann ihre Motoren ab. Gelingt der Griff nicht, zieht sich die Drohne in einen sicheren Schwebezustand zurück und versucht es erneut.
Tastsinn schliesst den Regelkreis
Vögel nutzen ihren Tastsinn, um die letzten Momente einer Landung zu steuern, indem sie einen Ast mit ihren Füssen ertasten und ihren Griff in Echtzeit anpassen. Bredenbecks Kollegin Salua Hamaza wollte diese Fähigkeit auf Flugroboter übertragen. «Kameras zeigen einer Drohne, wo sich ihr Ziel befindet – bis zu dem Moment, in dem es am wichtigsten ist», so Hamaza.
Dann komme ihr der eigene Greifer in die Quere. Tiere hätten dieses Problem nicht, weil sie den Regelkreis durch Tastsinn schliessen. «Genau das wollten wir einer Drohne geben: die Fähigkeit, in einen Raum zu greifen, den sie nicht sehen kann, zu spüren, was sich dort befindet, und sich selbst zu korrigieren, während sie bereits Kontakt hat», ergänzt die Fachfrau.
Leichte Kralle mit drei Fingern
Das Ergebnis ist eine leichte Kralle mit drei Fingern, die jeweils drei Gliedern ähnlich wie die des Menschen. Torsionsfedern schliessen die Finger auf natürliche Weise, sodass die Drohne sich festklammert, ohne Energie zu verbrauchen. Jedes Fingerglied ist mit einem taktilen Sensor ausgestattet, der Berührungen meldet.
Diese werden interpretiert und für eine Korrektur der Position genutzt, bis alle relevanten Sensoren Kontakt aufgenommen haben. In diesem Moment schlaffen die Sehnen ab, die die Greifer gestreckt halten, und die Federn sorgen dafür, dass sie sich fest um das Ziel legen. Das klappt sogar, wenn sich die Drohne anfangs bei der Einschätzung der Lage ihres Ziels leicht geirrt hat, so die Wissenschaftler. (pte/mc/ps)
