Neues Patent für Mini-Helikopter, die über Tage hinweg autonom arbeiten

Drohnen, die beispielsweise Ökosysteme wie Naturschutzgebiete über Wochen hinweg im Blick halten, müssen nicht mehr lange Zukunftsmusik sein: Fünf Forscher, darunter drei Angehörige der Universität Klagenfurt, haben nun initiiert vom California Institute of Technology oder kurz Caltech (Pasadena, USA) in den USA ein Patent für eine Technologie angemeldet.

Dass Mini-Helikopter Erdbeben- oder Überschwemmungsgebiete kurzfristig, durch Menschen gesteuert, abfliegen und Bilder aufnehmen, ist mittlerweile keine Seltenheit mehr. Will man aber Gebiete längerfristig im Blick halten, war das bisher aufgrund der begrenzten Robustheit des autonomen Verhaltens der Drohnen und der Notwendigkeit, dass sie von Menschen überwacht und im Fehlerfall korrigiert werden müssen, nicht möglich.

Damit diese Einschränkungen überwunden werden, hat das Forschungsteam eine Technologie für autonome Luftfahrzeuge entwickelt, mit der z.B. Mini-Helikopter in der Lage sind, wiederholte Einsätze für langfristige Beobachtungsaufgaben ohne menschliches Eingreifen umzusetzen. Dazu sind, so die Forscher, zwei Schlüsseltechnologien nötig: „Einerseits brauchen wir vollständige Plattformautonomie inklusive einer Notfallreaktion, damit die Missionen unabhängig von Menschen durchgeführt werden können. Andererseits müssen die Flieger präzise auf einer Aufladestation landen können, um sich automatisch wieder aufzuladen. Dazu brauchen wir ein visuelles Navigationssystem ähnlich den menschlichen Augen, welches bekannte Markierungen in der Nähe der Landestationen erkennt.“ Beides ist den Forschern gelungen. Damit umfasst die Technologie alle notwendigen Komponenten, vom Abheben eines Helikopters, dem Aufnehmen relevanter Daten bis zum eigenständigen Wiederfinden des Landepunktes, wo der Flugroboter wieder aufgeladen wird. Mittlerweile konnte eine 11-stündige Mission mit 48 Flugsegmenten in vollständiger Autonomie in Tests erzielt werden. Ein Paradebeispiel für die Weiterverwendung dieser Technologie ist unter anderem die Anwendung in Bereichen der Landwirtschaft. Damit können Anbauflächen regelmäßig aus der Luft analysiert werden und, basierend auf den gewonnenen Informationen, ein reduzierter Einsatz von Dünger nur noch an notwendigen Stellen erfolgen.

Das Patent wurde von Roland Brockers (Jet Propulsion Laboratory / California Institute of Technology der NASA in Pasadena, Kalifornien und Universität Klagenfurt), Stephan  Weiss (Universität Klagenfurt), Danylo Malyuta (SpaceX, Washington), Christian Brommer (Universität Klagenfurt) und Daniel Robert Hentzen (Amazon Prime Air, Washington) 2019 in den USA eingereicht und am Anfang Jänner 2024 erteilt. Roland Brockers, Stephan Weiss und Christian Brommer sind Teil der Forschungsgruppe „Control of Networked Systems (CNS)“ an der Universität Klagenfurt.