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Elektro- und Solarfluggeräte

2017 (B)


Industrie und Landwirtschaft


Auch in diesem Sektor gibt es diverse neue Meldungen, bei denen es sich in vielen Fällen jedoch um bereits beschriebene Einsatzfelder handelt.

Die Firma Siemens Corporate Technology wirbt im Januar damit, daß ihre mit Hightech-Kameras und intelligenter 3D-Bildanalyse ausgerüsteten Drohnen Pipelines lückenlos und kontinuierlich auf Schäden überprüfen können.

In der Praxis soll die Lösung folgendermaßen funktionieren: Entlang der Pipeline, jeweils an den Bodenventilstationen, die 30 – 50 km voneinander entfernt liegen, werden Drohnen stationiert. Meldet das Prozeßleitsystem über fest installierte Sensoren eine Abweichung, fliegt die nächstgelegene Drohne den betreffenden Streckenabschnitt autonom ab. Die aufgenommenen Daten werden an das Leitsystem zurückgemeldet, welches das Ereignis analysiert und Gegenmaßnahmen vorschlägt.

Die Technologie ist auch einsetzbar, um die Wärmeabstrahlung der Dächer und Fassade großer Büro- oder Industriebauten zu inspizieren und deren ‚Hot Spots‘ zu lokalisieren, also jene Bereiche, in denen Heizenergie verloren geht. Eine weiteres mögliches Einsatzgebiet für die Drohnen sind Oberleitungen, wobei die Firma natürlich auf den eHighway verweist, dessen Praxistauglichkeit bis 2018 nördlich von Stockholm auf einer 2 km langen Strecke untersucht wird (s.d.).

Hier haben Drohnen die Leitungen von oben optimal im Blick und können Dank einprogrammierter Parameter leicht defekte Masten, durchhängende Leitungen oder Fremdkörper auf den Drähten erkennen.


Daß solche Inspektionsdrohnen auch schick aussehen können, belegt der Entwurf des Designers William Baude aus Lyon,Grenoble, der ebenfalls im Januar in den Blogs erscheint.

Die Hornet genannte Drohne, ein Wettbewerbsprojekt für die Firmen Total und Air Liquide, ist für dementsprechend die Überwachung großer Industrieanlagen gedacht. Technische Details gibt es allerdings keine.

GE-Drohne

GE-Drohne


Im Februar ist es die US-Firma General Electric Co. (GE), die mit einer Kamera und speziellen Sensoren ausgestattete fliegende Inspektionsroboter bewirbt, welche die Fackelanlagen von Erdölraffinerien überwachen sollen.

Dabei hätte der Einsatz von Drohnen grundsätzlich zwei Vorteile: Zum einen wird Zeit und Geld gespart, zum anderen aber auch die Qualität der Wartung erhöht, da es zukünftig beispielsweise möglich wird, daß sich mehrere Experten eine fragliche Stelle anschauen, womit die Gefahr von Fehleinschätzungen minimiert wird. Aktuell ist das Forschungsprojekt in der Pilotphase an fünf Anlagen von GE.


Das Thema der Inspektion von Windkraftanlagen kommt im Februar 2017 wieder auf, als die Presse darüber berichtet, daß der Essener Energiekonzern Innogy SE, der bereits seit 2013 einen Hexackopter nutzt, um Hochspannungsleitungen, Gebäudedächer und Photovoltaikanlagen zu überprüfen, nun auch Drohnen für den Offshore-Windpark Nordsee Ost vor Helgoland einsetzen will. Dieser zählt 48 Windturbinen, von denen jede mit drei 60 m langen Flügeln ausgestattet ist.

Bei Onshore-Anlagen haben Drohnen schon länger die Sichtwartung der Blätter übernommen, doch auf dem Meer herrschen starke Winde und Wellen, weshalb sich die Fluggeräte dort erst noch bewähren müssen. Die Ingenieure werden in den Folgewochen das Bildmaterial in Augenschein nehmen, um beurteilen zu können, ob die Qualität und Aussagekraft der Bilder ausreichend ist.

Nur einen Monat später wird gemeldet, daß die Innogy SE ein Startup namens Ucair GmbH mit Sitz in Berlin gegründet habe, das mit Hilfe von Drohnen Solarmodule auf Beschädigungen kontrollieren will. Studien und Umfragen unter PV-Sachverständigen hatten gezeigt, daß mehr als 80 % der in Deutschland installierten PV-Anlagen Mängel aufweisen und daher nicht die Erträge liefern, die sie eigentlich sollten.

Ausgestattet mit 1 Mio. € Startkapital von Innogy und als eigenständiges Unternehmen hat das Startup nun die Aufgabe, PV-Anlagen mit Drohnen statt Technikern zu überprüfen, was auch schneller und deutlich preiswerter ist. Die Ucair greift dabei auf ein Netzwerk von über 40 Drohnenpiloten in ganz Deutschland zurück, die mit Thermografie-Drohnen Aufnahmen der Kundenanlagen erstellen. Eigene Drohnen besitzt das Unternehmen keine.

Der Projektstart sei schon im August 2016 gewesen, und man habe seitdem bereits Solaranlagen mit einer Gesamtkapazität von 25 MW inspiziert. Nun beginnt das erste Geschäftsjahr. Im Jahr 2020 wird die Ucair von der Firma Above, einem britischen Solarinspektions- und Datenanalyseunternehmen mit Sitz in Colchester, übernommen.


Im gleichen Zusammenhand wird im März 2019 über ein Projekt der Hochschule Coburg berichtet, wo Wissenschaftler um Prof. Bernd Hüttl ein mobiles Labor entwickeln, um Störungen an Photovoltaik-Anlagen zu erkennen und Leistungseinbußen zu verhindern. Auch in diesem Fall soll eine Drohne über das Solarfeld fliegen und mit einer Wärmebildkamera die Temperaturunterschiede sichtbar machen, die auf entsprechende Störungen hinweisen.

Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einem Budget von 910.000 €. Weitere Partner sind das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik sowie die Unternehmen IBC Solar, smart blue, TS Solar und Solibr.


Ebenfalls im Februar 2017 ist zu erfahren, daß Siemens mit dem US-Startup SkySpecs aus Ann Arbor, Michigan, kooperiert, das bereits erfolgreich Drohnen nutzt, um Windturbinen zu inspizieren. Die Expertise und Erfahrung von Siemens soll nun helfen, das Verfahren weiter zu verbessern und großflächig zum Einsatz zu bringen. Ziel ist es, Inspektionen per Drohne zu ermöglichen, die schneller, zuverlässiger und regelmäßiger zum Einsatz kommen können als die bisher genutzten Methoden.

Die autonome Drohnentechnologie unterstützt die Siemens-Initiative ‚Digitalisierung@Wind‘, um hochwertige Felddaten über den Zustand er firmeneigenen Windkraftanlagen zu generieren, was besonders für das Offshore-Geschäft wertvoll ist, um die dortigen Inspektionen schnell, sicher und kosteneffektiv durchführen zu können.

Im Dezember 2017 folgen dann Meldungen, daß  SkySpecs nun auch mit dem Drohnen-Segment von Intel kooperiert. Der Firma zufolge kommt es nur selten vor, daß eine skalierbare Technologie zur Verfügung steht, die nicht nur die Ausführung bestimmter Geschäftsprozesse, sondern das gesamte Unternehmen selbst verändert, wie es durch Drohnen der Fall ist.

Intel arbeitet daran, die Schwachpunkte seiner Kunden zu verstehen, welche Drohnen für Inspektionen einsetzen, wie z.B. die Firmen Aerial Media Scotland, Surefire Imaging und Texo Drone. Diese Probleme reichen von der Ermüdung der Piloten über die Datenübertragung bis hin zur Datenverarbeitung. Intels Fokus liegt darauf, die firmeneigene Technologie – d.h. die Ressourcen von den Servern bis zur Konnektivität, sowie die erstellbaren Algorithmen, um diese Daten schneller verfügbar zu machen – zu hilfreichen Werkzeugen für die Inspektoren weiter zu entwickeln.

SkySpecs nimmt inzwischen den Piloten aus der Gleichung, um die Schwierigkeit von dessen Ermüdung zu umgehen. Hierfür sei eine autonome Drohne entwickelt worden, die seit dem Start im April 2017 bereits in 54 Windparks eingesetzt wird: „Niemand fliegt sie. Niemand kontrolliert die Kamera, niemand sagt ihr, wann sie ein Foto machen soll. Die Drohne trifft all diese Entscheidungen allein.“ Seit April sind damit schon fast 750.000 Bilder gemacht worden.

Sterblue-Inspektionsdrohne

Sterblue-Inspektionsdrohne


Im September 2018 wird ein französisches Drohnensoftware-Startup namens Sterblue vorgestellt, das ebenfalls Drohnen und KI einsetzt, um Inspektionen der industriellen Infrastruktur wie Stromleitungen, Strommasten und Windkraftanlagen durchzuführen.

Auch die Drohnen dieses Unternehmens können so programmiert werden, daß sie nahe an Windkraftanlagen heranfahren und qualitativ hochwertige Bilder aufnehmen.


Darüber noch hinausgehend berichtet die Fachpresse im Mai 2019 über ein zweijähriges, von Innovate UK mit rund 4,75 Mio. € gefördertes Forschungsprojekt, dessen Ziel es ist, Offshore-Windenergie zukünftig durch Roboter inspizieren und reparieren zu lassen. An dem ‚Multi-Platform Maintenance, Inspection and Repair in Extreme Environments‘ (MIMRee) genannten Projekt, das im Vorjahr gestartet ist, sind acht universitäre und industriellen Partner beteiligt, wobei die Firma Plant Integrity Ltd. das Konsortium leitet.

Die Schlüsselrollen werden das autonome Schiff Halcyon von Thales spielen, der sechsbeinige Reparaturroboter BladeBUG sowie ein Drohnen-System, das an der Universität Bristol entwickelt wird. Die Kernherausforderung besteht dabei, die Einheiten zu einem Team zusammenzuführen, das in der Lage ist, autonom zu agieren.


An diese Stelle paßt auch der Hinweis auf eine weitere Einsatzform, bei der Drohnen Schiffe auf Risse und Rost überprüfen. Der im April 2019 veröffentlichen Meldung zufolge werden die entsprechenden Fluggeräte von einem in Trondheim beheimateten Startup namens Scout Drone Inspection AS hergestellt, das seinen Ursprung an der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU) hat.

Die Besonderheit bei dieser Einsatzform ist, daß sie eigentlich hoch qualifizierte und erfahrene Drohnenpiloten benötigt, da die Verwendung des GPS in den Schiffstanks nicht möglich ist, und weil dicke Stahlkonstruktionen die manuelle Steuerung beeinträchtigen, indem sie den Magnetkompaß stören, der die Drohne auf Kurs hält.

Die Firma entwickelt daher eine robuste Drohne nach Industriestandard, die autonom Schiffstanks und Lagerräume inspizieren kann. Dies soll eine bessere und sicherere Datenerfassung zu geringeren Kosten ermöglichen. Derzeit konzentrieren sich die Mitarbeiter  auf die Implementierung der firmeneigenen Elektronik und der Software. Zudem verwenden sie den 3D-Druck, um das mechanische Design anzupassen, das es dadurch möglich ist, neue Modelle innerhalb weniger Stunden zu zeichnen, zu drucken und zu testen.

Die mit Hochleistungs-LEDs bestückte Scout 137 Inspektionsdrohne, deren bordeigenes 3D-LiDAR kontinuierlich eine 3D-Umgebungskarte erstellt, so daß kein GPS erforderlich ist, läßt sich übrigens auch über einen Tether betreiben, um unbegrenzte Flugzeiten zu erreichen.


Im Bereich der Inspektion von Solarfarmen ist im Februar 2017 zu erfahren, daß die Firma SunPower Corp. aus Sunnyvale, Kalifornien, rund zwei Autostunden nordöstlich der San Francisco Bay Area ein Forschungs- und Entwicklungszentrum errichtet, in dem bereits jetzt schon Tests mit einer Drohnenflotte sowie Robotern, Software, Sensoren und Netzwerken erfolgen, um Solarparks zu entwerfen, zu bauen, zu betreiben und zu warten.

Das Unternehmen entwickelte seine Algorithmen, um Hunderte von Faktoren zu berücksichtigen, die ein menschlicher Ingenieur übersehen könnte, wie zum Beispiel, wo Übertragungsleitungen sein werden oder wie viel Schatten die Paneele erzeugen, wenn sie den ganzen Tag der Sonne folgen. Während man früher zur Untersuchung eines Projektstandorts eine ganze Crew entsenden mußte, um Informationen wie die Steilheit eines Hanges und die Vegetation der Region zu sammeln, ermöglicht die Verwendung von Software und Drohnen ein Projekt um 90 % schneller zu realisieren.

An dieser Stelle der Hinweis, daß SunPower-Solarzellen zudem schon seit vielen Jahren bei Solarfliegern zum Einsatz kommen. In den vorliegenden Chronologie sind dies beispielsweise der Pathfinder (1998), der SoLong (2005) oder auch das bemannte Weltumrundungs-Solarflugzeug Solar Impulse (2006). Ebenso finden sich die SunPower-Solarzellen auf dem weltgrößten Solarboot PlanetSolar (2010).


Im gleichen Monat gibt der US-Stromversorger Xcel Energy eine Partnerschaft mit der Federal Aviation Administration (FAA) bekannt, um den sicheren Betrieb der Drohnentechnologie zur Inspektion kritischer Infrastrukturen zu erforschen.

Die Vereinbarung beinhaltet den Einsatz von unbemannten Fluggeräten, um mehr als 20.000 Meilen Übertragungsleitungen von Xcel Energy in 10 Bundesstaaten zu inspizieren. Die aus verschiedenen Klimata, Bedingungen und Regionen gesammelten Daten sollen anschließend von der Bundesbehörde genutzt werden, um den Luftraum des Landes jetzt und in Zukunft zu sichern.

Zu den Zielen des ‚Partnership for Safety Plan‘ gehört es, künftige FAA-Richtlinien für sichere und routinemäßige Abläufe auch über visuelle Sichtlinien hinaus so zu gestalten, daß das Stromnetz überprüft werden kann. Noch im Laufe dieses Jahres plant Xcel Energy mindestens eine Mission, bei der Drohnen entlang von Übertragungsleitungen in ländlichen Gebieten eingesetzt werden, die außerhalb der Sichtlinie des Piloten liegen. Ein erster derartiger Flug war schon im Vorjahr durchgeführt worden.

Ebenfalls im vergangenen Jahr hatte Xcel Energy ein einjähriges Forschungsprojekt in Partnerschaft mit dem Bundesstaat North Dakota, der University of North Dakota und weiteren Partnern gestartet, um die Drohnentechnologie zur Bewertung von Schäden nach Unwettern einzusetzen. Das Unternehmen teilt seine Betriebs- und Sicherheitsdaten mit der FAA und dem Edison Electric Institute, einem Verband, der alle in den USA ansässigen Stromunternehmen vertritt.


Ein weiteres Anwendungsspektrum von zunehmendem Interesse ist die moderne Landwirtschaft und die Umweltforschung, wo der Trend immer mehr zu vollautonomen Prozessen geht. Ein Forschungsfeld, welchem sich u.a. die Universität Hohenheim und der Stuttgarter Hochschule für Technik widmen, ist der Einsatz von Drohnen zur Unkrauterkennung und -bekämpfung.

Mit der Hilfe der Drohnen können sogenannte ‚Unkrautnester‘ aus der Luft über das komplette Feld hinweg ausfindig gemacht werden. Das ermöglicht eine direkte Anwendung von Herbizden auf die Unkrautflächen, die damit nicht mehr flächendeckend auf dem Feld verteilt werden müssen. Dies bringt zum einen eine Ersparnis für die Landwirte, da weniger Herbizide eingesetzt werden müssen, und dient zum anderen auch einer Entlastung der Pflanzen.


Im Vorgriff auf die Chronologie: Was die ,Unkrautbekämpfung’ im übertragenen Sinne angeht, so kursiert im August 2018 eine Meldung, der zufolge Kolumbien zehn ferngesteuerte Drohnen testet, die die zur Kokainproduktion verwendeten Kokapflanzen entdecken und zerstören sollen – durch den Abwurf des starken Herbizids Glyphosat. Schon während der ersten Tests konnten damit Hunderte von Hektar Koka vernichtet werden.

Die Regierung hofft, daß die Drohnen, die der kolumbianischen Polizei von der Firma Fumi Drone SAS zur Verfügung gestellt wurden, mehr Präzision bieten werden als die traditionellen Methoden, die auf kleine Flugzeuge angewiesen sind und oft andere Ernteprodukte in der Nähe schädigen. Die Drohnen können nämlich etwa zwei Fuß über den Kokapflanzen schweben und eine viel geringere Konzentration des Herbizids versprühen.

Es wird jedoch befürchtet, daß der Einsatz von Drohnen zu zunehmenden Zusammenstößen zwischen der Polizei und den Bauern vor Ort führen wird, da eine einzelne Drohne nur 1/80 der Herbizidmenge eines herkömmlichen Flugzeugs tragen kann. Die geringe Höhe und die Notwendigkeit, das Herbizid nachzufüllen, bedeutet mehr Beamte und Drohnenbediener am Boden, was zu mehr Zusammenstößen führen kann.

Linnaeus Grafik

Linnaeus (Grafik)


Im Januar 2017 stellt der schwedische Industriedesigner Dawid Dawod das Konzept einer Drohne namens Linnaeus vor (Huqvarna Linneaus Garden Monitoring Robot), die entworfen wurde, um große offene Grünflächen zu überwachen und sicherzustellen, daß die Pflanzen gesund bleiben und gut bewässert werden.

Das Interessante an dem bislang nur als Design existierenden Konzept ist jedoch nicht seine Funktion, sondern die Bauweise der Drohne, die ihr die Fähigkeit gibt, zwischen Gelände- und Flugdrohne zu wechseln.

Hierzu besitzt sie außen liegende Räder, welche Traktionsgurte antreiben, um auf fast jedem Untergrund fahren zu können. Am Ort der Naben gibt es auf jeder Seite zwei Rotoren, und sobald der Mechanismus umklappt, hebt das ganze Gerät in den Himmel ab.


Im Februar zeigen Forscher des japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology um Eijiro Miyako eine winzige Drohne, die Pollen von Pflanzen aufnehmen und wieder abgeben kann.

Der Wissenschaftler hatte einst im Fernsehen eine Dokumentation über das Bienensterben und die damit verbundenen Problematiken für die Pflanzenwelt gesehen. Dies inspirierte ihn dazu, sich mit einigen Kollegen zusammenzutun und eine technische Lösung dafür zu entwickeln. Es ging aber ganz bewußt nicht darum, die bestehenden Bienenpopulationen zu ersetzen, vielmehr sollen diese in Problemgebieten ergänzt und unterstützt werden.

Die Wissenschaftler versehen eine G-Force PXY CAM Drohne auf der Unterseite mit Tierhaaren und einem speziell entwickelten Gel. Fliegt die Drohne nun von Pflanze zu Pflanze wird dadurch der Bestäubungsvorgang in Gang gesetzt. Allerdings muß der Flug selber noch von einem Menschen gesteuert werden, was extrem aufwendig und ineffizient ist. Daher sollen in nächster Zeit ein GPS-Sender, eine hochauflösende Kamera und künstliche Intelligenz integriert werden, so daß die Drohne langfristig von alleine von Pflanze zu Pflanze fliegen kann. Außerdem muß die Drohne noch lernen, bei einigen Pflanzen in die Blüte hinein zu kommen, um die Pollen aufzunehmen.

Bis die Technik in der Lage sein wird, dieselbe Leistung zu erbringen wie natürliche Bienen, dürfte daher noch einiges an Zeit vergehen. Abgesehen von der Frage, ob es wirklich sinnvoll ist, Drohnen einzusetzen, anstatt effektive Maßnahmen zum Erhalt der Bienenpopulationen zu ergreifen. Die Tiere verrichten ihre Aufgabe und ihre Reproduktion quasi kostenlos, während eine Bestäubungsdrohne etwa 100 $ pro Exemplar kosten würde. Zudem sind Bienen ‚biologisch abbaubar‘, was man von Drohnen bisher nicht behaupten kann.


Dropcopter

In diesem Zusammenhang sei das US-Startup Dropcopter erwähnt, das schon Anfang 2015 seinen zum Patent angemeldeten Prototyp fertigstellt und die allererste Bestäubung von Obstpflanzen mittels einer Drohne durchgeführt hat, wodurch der Ernteertrag um 10 % gesteigert werden konnte.

Dropcopter testet die Bestäubung von Mandel-, Kirsch- und Apfelkulturen und kann zeigen, daß sich die Bestäubungsrate durch autonome Drohnen um 25 – 60 % steigern läßt. Die Drohnen sind so programmiert, daß sie über die Reihen der blühenden Pflanzen fliegen und dabei massenhaft Pollen auf sie abwerfen, was allerdings weit weniger effizient ist als die Bestäubung durch Bienen.


Im übrigen ist das Siegerprojekt des jährlichen ICD-Fortschrittspreises 2019 der Global Grad Show das Konzept einer lautlosen Drohne namens Poleno, die den Prozeß des Wiederaufbaus beschädigter Ökosysteme durch die Stimulierung der Bestäubung unterstützt. Im Gegensatz zu den o.e. Modellen ist das von Laura Cragnolini und Juan Jose Martinez Guerrero vom Instituto Europeo di Design (IED) in Madrid entworfene Gerät eine Drohne, die die Form und den Zweck einer Blume nachahmt und durch leuchtende Farben und ein eingebautes Licht Insekten anlockt.

Die Insekten durchqueren dann die perforierten Wände der Drohne, nehmen im Inneren Pollenpartikel auf und verteilen sie im ganzen Gebiet. Nach einer bestimmten Zeit reist die Drohne in einen anderen Sektor, nimmt einige der bestäubenden Insekten mit und hilft dadurch, unterschiedliche Arten von Pollen weiterzuverbreiten. Da es sich bei der Poleno Drohne um ein reines Design handelt, wird auch nicht auf die technischen Details eingegangen.


Im März 2017 startet das DFG-Projekt ‚pETchy: Patterns of Evapotranspiration Changing throughout the Year‘, bei dem Wissenschaftler des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. mit Hilfe von Drohnen innerhalb von drei Jahren untersuchen werden, ob Grünflächen mit hoher Biodiversität tatsächlich widerstandsfähiger gegen nachteilige Umweltveränderungen wie Trockenheit sind.

ZALF-Drohne

ZALF-Drohne

Das Konzept von der ‚Nutzung komplementärer Nischen‘ besagt, daß in artenreichen Pflanzenbeständen ungünstige Verhältnisse, wie wenig Niederschlag, durch besser angepaßte oder weniger anspruchsvolle Arten ausgeglichen werden können. Hierzu gibt es zwar theoretische Überlegungen und Vorarbeiten, es fehlt aber an validen Daten aus dem Grünland.

Speziell für die Forschungsflüge konzipierte und mit Wärme- und Multispektralkameras ausgestattete Drohnen sollen nun 150 Untersuchungsflächen im ganzen Bundesgebiet in einem festgelegten Zeitraum immer wieder überfliegen und fotografieren. Die Thermalsensoren messen dabei die Temperatur der Oberfläche: Niedrige Temperaturen sind ein Indiz für einen hohen Verdunstungsgrad, denn der Prozeß entzieht der Umgebung Wärme. Die Spektralkameras bestimmen bestimmen wiederum den Blattflächenindex, das heißt, die Blattfläche pro Quadratmeter Grünland.

In der Kombination beider Datenanalysen können valide Informationen über den Verdunstungsgrad abgeleitet und besonders robuste und widerstandsfähige Flächen ausgemacht werden. Um auch die Effekte der Bodenbeschaffenheit einzubeziehen, werden zusätzlich Bodenproben genommen und untersucht.

Im Januar 2019 stellt das ZALF auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin als Hauptexponat das autonom flugfähige Kleinflugzeug TRON vor, das zur Fernerkundung von landwirtschaftlich genutzten Flächen eingesetzt wird und eine Flugzeit von bis zu einer Stunde hat. Mit dem komplexen Kamerasystem der Senkrechtstarter-Drohne lassen sich kleinräumige Veränderungen an Pflanzenbeständen oder in der Bodenqualität auf bis zu zwei Zentimeter genau feststellen.

Eines der Haupteinsatzgebiete der Drohne ist das Landschaftslabor des ZALF AgroScapeLab Quillow in der Uckermark. In dem etwa 160 km2 großen Versuchsgebiet untersucht das ZALF u.a. die Frage, wie durch veränderte Bewirtschaftungsstrategien mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre im Boden gespeichert werden kann. Bei der Fluggerät handelt es sich um eine Tron F90+ der Firma Quantum-Systems GmbH aus Oberpfaffenhofen.

Interessierte können mit Hilfe von Virtual Reality selbst einen Rundflug mit der Drohne unternehmen.


Ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld ist die Bekämpfung des Maiszünslers, mit der sich das Schweizer Start-Up Wingtra ebenso befaßt, wie die deutsche Firma Height Tech GmbH & Co. KG (s. 2016). Der gefräßige Kleinschmetterling bohrt die Pflanzen an, macht diese so für weitere Schädlinge und Wetterschwankungen anfällig und kann dadurch hohe Ernteverluste verursachen.

Maiszünsler-Drohne

Maiszünsler-Drohne

Bei einer vertiefenden Recherche konnte ich feststellen, daß die ZG Raiffeisen, Karlsruhe, im Südwesten Deutschlands schon seit 2015 das Ausbringen von Trichogramma aus der Luft als Service anbietet. 2016 wurden rund 5.000 ha so behandelt, im laufenden Jahr sollen es gut 6.000 ha werden. Zum Vergleich: Von Hand wird Trichogramma in Baden-Württemberg nach Schätzungen auf rund 13.000 ha ausgebracht.

Die Bekämpfung des Ertragsschädlings erfolgt mit biologischen ‚Waffen‘ in Form Hagelkorn-großer Maiskügelchen, die jeweils mit 2.000 Eiern von Schlupfwesen gefüllt sind. Mittels Drohne werden die Kügelchen alle paar Meter auf das Maisfeld befördert, pro Hektar 100 Stück. Zwei bis drei Tage später schlüpfen die Wespen und kümmern sich um den Schädling. Das hier abgebildete Foto stammt von Christiane Barth und wurde bei einem Einsatz nahe der Keitenhöfe in Epfenbach aufgenommen. GPS-gesteuert wird die Drohne von einem Pilot der Firma TB Copters.

Die Vorteile der neuen Technologie liegen klar auf der Hand: Während die Anbauer zuvor zeitraubend Kärtchen mit dem natürlichen Gegenspieler verteilen und dafür weit laufen mußten, braucht ein Multikopter für einen Hektar nur etwa fünf Minuten. Die Kosten für den Drohnendienst verringern sich mit steigendem Flächeneinsatz. Sie liegen gegenwärtig bei 20 – 25 € pro ha. Dazu kommen rund 68 € pro ha netto für die Trichogramma-Kapseln. In Baden-Württemberg wird der Einsatz über das Förderprogramm für Agrarumwelt, Klimaschutz und Tierwohl mit 60 €/ha gefördert.

Seit 2016 bietet auch die Raiffeisen Ware Austria (RWA), Wien, den Agrar-Drohnenflug an. Im laufenden Jahr 2017 werden dort auf rund 1.000 ha circa 80.000 Trichogrammakugeln mit insgesamt 88 Mio. Schlupfwespen verteilt. Damit verdreifacht sich die biologisch behandelte Maisfläche in Österreich, und die Zahl der Kunden erhöht sich auf mehr als 30 konventionelle wie ökologische Betriebe.


Im Mai 2018 erscheint in diesem Konzext ein Bericht über die 2015 gegründete und in Odense beheimatete dänische Firma Ecobotix, deren Drohnen die Felder mit Nutzinsekten bombardieren, um Schädlinge abzuwehren. Das Unternehmen will damit Lösungen anzubieten, die den Einsatz von chemischen Pestiziden eliminieren können:

„Indem wir die biologische Bekämpfung mit modernen Technologien verbinden, helfen wir der Natur wirksam, ihre eigenen Mittel zu nutzen und die Effizienz und Attraktivität der ökologischen Produktion zu erhöhen.“

Mit der Verteilung und Ausbreitung auf befallenen Gebieten in genau der richtigen Zeit und Menge haben die Freßfeinde keine Chance. Die Nützlinge können natürlich auch schon vor einem Angriff eingesetzt werden, vorausgesetzt, sie finden nicht selbst Geschmack an den Pflanzen, die sie bewachen sollen.

Durch die Zusammenarbeit mit Instituten wie der Abteilung für Agrarökologie der Universität Aarhus und anderen internationalen Partnern verfügt das Unternehmen über Forschungszuschüsse, die u.a. aus dem Green Development and Demonstration Program (GUDP) der Europäischen Kommission stammen.

FireFLY6 PRO

FireFLY6 PRO


Eine besondere Drohne für technische Zwecke, die mir zu dieser Zeit bekannt wird, ist das Modell FireFLY6 PRO der in Andover, New Hampshire, beheimateten Firma BirdsEyeView Aerobotics LLC.

Das 6.000 $ teure Fluggerät mit einer Spannweite von 152 cm und einer Länge von 83 mm, kann senkrecht starten und landen, während es den Flug als schneller Starrflügler zurücklegt. Sein Gewicht beträgt 3,8 – 4,5 kg, die Flugzeit mit einer Nutzlast von bis zu 0,7 kg wird mit 50 – 59 Minuten angegeben, die Reisegeschwindigkeit mit 15 – 18 m/s.

Das speziell für Vermessungsaufgaben entwickelte Real Time Kinematic (RTK) GPS-System erzeugen eine zentimetergenaue Positionierungsgenauigkeit, wodurch Vermessungs-Ergebnisse ohne Bodenkontrollpunkte möglich sind, was Ihren Aufwand vor Ort erheblich verringert. Im Vergleich zu konventionellen Quadrokoptern, die eine Fläche von 120 – 200 Acres überfliegen, schafft das VTIL-Fluggerät von BirdsEyeView in der gleichen Zeit bis zu 600  Acres (1 Acres ~ 4.000 m2).


Im Mai 2017 berichtet die Fachpresse über Forschungsarbeiten, die an der britischen Harper Adams University in Shropshire laufen. Hier versucht ein Team von Agraringenieuren eine Weltneuheit: Den Anbau und die Ernte von Getreide mit einem autonomen Traktor, der von einem Landwirt aus einem Kontrollraum gesteuert werden kann, um das Land zu pflügen, zu säen und zu besprühen. Dann wird ein automatisierter Mähdrescher das Feld ernten.

Erwähnt wird das bahnbrechende Projekt der automatisierten Feldlandwirtschaft an dieser Stelle, da die Forscher auch Drohnen verwenden, um die Pflanzen zu überwachen, so daß Agronomen das Feld nicht betreten müssen, um ihre Beobachtungen durchzuführen und herauszufinden, wie gut die Pflanzen wachsen.

Das Projekt wird von der Precision Decisions Ltd., einem Spezialisten für Präzisionslandwirtschaft in Yorkshire, unterstützt, die Finanzierung erfolgt durch den Wettbewerb ‚Innovate UK Satellites for Agri-Food‘, der Mittel für Projekte zur Verbesserung der Produktivität von Agrar- und Nahrungsmittelsystemen mit Satellitentechnologie bereitstellt.


Anfang Juni 2017 kündigt der renommierte japanische Investor Kotaro Chiba gemeinsam mit der Firma Kamakura Investment Management auf einer Pressekonferenz in Tokio den mit etwa 9 Mio. $ (1 Milliarde Yen) ausgestatteten Drone Fund an, der sich auf Investitionen in Drohnen-Startups konzentriert. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt soll der Fonds elf Startups finanzieren: Drone Japan, Clue, Drone Department, iRobotics Inc., Dron ë motion, Aerial Lab, Drone IP Lab, Yodayoda Inc., Kamomeya, FPV Robotics Inc. und Aeronext.

Besonders interessant erscheinen dabei die Firma Drone Japan, die eine auf Reis spezialisierte landwirtschaftliche Fernerkundung mittels Drohnen fördert; das Aerial Lab, das ein nur 55 kg schweres fliegendes Motorrad entwickelt, welches allerdings von einem 2-Takt-Benzinmotor angetrieben wird; sowie die Firma Kamomeya, die mit Drohnen Transportdienste für entlegene Inseln bereitstellen will.

Der Drone Fund ist augenscheinlich sehr erfolgreich, denn schon im Juli 2018 wird die Einrichtung seines zweiten Fonds bekanntgegeben, der einen Umfang von 27 – 45 Mio. $ erreichen soll.


Yamaha stellt auf der Next Generation Agriculture Expo in Tokio im Oktober 2017 den Prototyp des ersten Multikopters YMR-01 der Firma für die japanische Landwirtschaft vor. Bislang verkaufte das Unternehmen unbemannte Helikopter, und sein Anteil am Markt für das Sprühen landwirtschaftlicher Chemikalien deckt 42,5 % des Reisfeldanbaus in Japan ab.

Der Leichtbau-Multikopter aus Karbonfaser ist offensichtlich darauf ausgelegt, gegen die massive Konkurrenz von alternativen Herstellern anzutreten, die von Chinas DJI mit einem Anteil von 70 % des Weltdrohnenmarktes angeführt werden. Der neue YMR-01 bietet Landwirten eine kosteneffektive Lösung und kann pro Flug einen Hektar besprühen. Yamaha erreicht eine Spritzkonsistenz hoher Qualität, indem ein Layout verwendet wird, bei dem zwei der sechs Rotorachsen koaxiale Rotoren verwenden. Zudem sind die Sprühdüsen für die Agrochemikalien nahe den koaxialen Rotoren angeordnet. Die Drohne soll 2018 auf den Markt gebracht werden.

Yamaha zeigt übrigens auch das neue Modell seines unbemannten Boots WaterStrider, das für ferngesteuerte Herbizid-Sprüharbeiten in Reisfeldern entwickelt wurde.


Kontextbezogen sollen an dieser Stelle auch die landwirtschaftlichen Drohnen-Anwendungen der Folgejahre anfgeführt werden.

So erscheint im Februar 2019 ein Bericht über den lettischen Unternehmer Elviss Straupenieks und seine in San Mateo, Kalifornien, beheimatete Firma AirBoard Inc., deren gleichnamige AirBoard Agrar-Drohne speziell zum Besprühen von Weinbergen entwickelt wurde. Es soll etwa 65.000 $ pro Jahr kosten, einen mittelgroßen Weinberg per Hubschrauber mit Pestiziden zu besprühen, was die Drohne, die zusätzlich noch einige andere Vorteile bietet, für die Hälfte des Preises tun kann.

Aufgrund einer – laut Straupenieks – im eigenen Haus entwickelten Batterie und einem besonders energiesparenden Geschwindigkeitskontrollsystem reicht eine Ladung für eine Flugzeit von 15 Minuten, was einer Abdeckung von etwa 0,8 Hektar entspricht. Darüber hinaus hat die Drohne ein Fassungsvermögen von 60 Litern, was wesentlich mehr ist als bei den meisten anderen, die zumeist nur 10 – 15 Liter Pestizide mitführen können.

Die AirBoard Drohne fliegt autonom über den Weinberg und verwendet ein nach unten gerichtetes Radar, um eine konstante Höhe über den Pflanzen aufrechtzuerhalten – auch an abschüssigen Hängen. Dies ermöglicht eine viel präzisere Ausbringung von Pestiziden, als dies mit einem höher fliegenden Hubschrauber möglich ist. Infolgedessen müssen weniger Pestizide ausgebracht werden, was sowohl kosten- als auch (relativ) umweltschonend ist.

Die Firma hat in diesem Jahr damit begonnen, ihre Drohnen auch in europäischen Weinbergen als ‚Pay-per-Use‘-Dienstleistung einzusetzen.

Carrier HX8 Sprayer Drone

Carrier HX8 Sprayer Drone

Im gleichen Zusammenhang zeigt die 2014 gegründete und in Casselberry (später: Orlando), Florida, beheimatete Firma Harris Aerial LLC auf der Commercial UAV Expo im November 2019 die Schwerlastdrohne Hx8, die bis zu 45 kg tragen kann.

Eine spezielle Version davon ist die Carrier HX8 Sprayer Drone, eine landwirtschaftliche Sprühdrohne für Düngemittel, Herbizide oder Pestizide, die eine Nutzlast bis zu 23 Litern transportiert. Bei der herkömmlichen Anordnung erstreckt sich ein Spritz-Gestänge über die Rückseite der Drohne, das mit zwei Düsen auf einem Drehgelenk ausgestattet ist. Die Drohne kann ebenso zur Enteisung von Dächer, Rotorblättern o.ä. eingesetzt werden.

Ein weiteres Modell, die Stark Hx8 Drone, wurde im Laufe von drei Jahren als Reaktion auf die militärische Nachfrage nach einem redundanten unbemannten Mehrrotor-Fluggerät entwickelt, das Nutzlasten transportieren kann, die von den typischen kommerziellen Drohnen nicht angeboten werden.

Harris Aerial baut und verkauft zudem Schwerlast-Hybrid-Multikopter, die mit einem kleinen Treibstoff-betriebenen Generator ausgerüstet sind. Das Anfang 2018 auf den Markt gebrachte Modell Carrier H4 Hybrid kann beispielsweise mit einer Nutzlast von rund 4,5 kg mehr als zwei Stunden lang ununterbrochen fliegen. Ohne Nutzlast kann die Drohne fast fünf Stunden in der Luft bleiben.

Der jüngste Zuwachs der Drohnenfamilie von Harris Aerial ist im Juni 2020 der Carrier Hx12, der über zwölf massive 7,85 kW Motoren verfügt und mit seinen acht 30.000 mAh Lithium-Polymer-Batterien eine Flugzeit von 45 Minuten erreicht – mit dies einer Nutzlast von knapp 150 kg.


Drohnen sollen aber auch Züchtern, die resistentere und ertragsreichere Nutzpflanzen entwickeln (wobei manchmal zehn Jahre vergehen, ehe eine vielversprechende Sorte gefunden ist), künftig Hilfe leisten. Dies geschieht, indem eine Drohne den Acker überfliegt und jede Pflanze aufnimmt. Anschließend wertet ein Programm auf der Basis von KI die Bilder aus, wobei die Software Unkräuter nach Arten unterscheidet und farbig markiert.

Drohne der Pheno-Inspect

Drohne der
Pheno-Inspect

Genauso weist das Programm den Nutzpflanzen Farben zu, die ihren Zustand symbolisieren. So bleiben gesunde Pflanzen natürlich, während kranke oder wachstumsschwache besonders gekennzeichnet werden. Anhand der Resultate kann der Züchter bewerten, welche Pflanzen im Hinblick auf das Zuchtziel besonders gut geeignet sind. Die Drohne fliegt bei der Inspektion in Höhen von 10 – 100 m über die Pflanzenbestände. Dabei reicht die Auflösung hinab bis auf wenige Millimeter.

Die Software ist, wie bei KI-Verfahren üblich, anfangs relativ ‚dumm‘. In einem Lernprozeß wird sie mit Hilfe eines Pflanzenexperten immer schlauer, bis sie alle vorkommenden Zustände korrekt erfaßt und markiert. Auch Landwirte können von dem Verfahren profitieren, wenn es darum geht, wie stark der Unkraut- oder Schädlingsbefall in einem Bestand ist oder wie der Einsatz von Düngemitteln optimiert werden kann, um Grundwasserschäden zu vermeiden.

Angeboten wird der Service ‚Phänotypisierung auf dem Feld‘, der im September 2019 in der Presse vorgestellt wird, von dem Startup Pheno-Inspect GmbH, das aus der Universität Bonn hervorgegangen und von Philipp Lottes und Prof. Cyrill Stachniss gegründet worden ist. Das Vorhaben wird im Programm ‚START-UP-Hochschul-Ausgründungen‘ mit rund 270.000 € gefördert.


Eine Alternative zum Pestizid-Einsatz könnten zukünftig Laser-Drohnen sein, an denen das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) arbeitet und unter dem Titel Agrar 4.0 erstmalig im November 2019 auf der AGRITECHNICA in Hannover vorstellt.

Bei dem neuen Ansatz setzt das LZH auf die kontaktfreie, optische Wechselwirkung von Licht mit biologischem Material: Kameras können Unkräuter von Nutzpflanzen unterscheiden, was die Grundlage dafür ist, um mit Hilfe von Laserstrahlen das Wachstumszentrum von Unkräuter präzise zu schädigen und so den Nutzpflanzen zum entscheidenden Wachstumsvorteil zu verhelfen.

Da Laserstrahlung rein physikalisch wirkt, bilden sich keine Resistenzen aus, der Boden kann konservierend bearbeitet und Nützlinge geschont werden. Zudem kann mit einem solchen Verfahren der Einsatz von Herbiziden drastisch reduziert werden. Erste Einsatzgebiete sind Kulturpflanzen mit hoher Wertschöpfung im ökologischen Anbau, wie Möhren, Zuckerrüben und Zwiebeln.

John Deere-VoloDrone

John Deere-VoloDrone


Ebenfalls auf der AGRITECHNICA präsentiert die Firma John Deere erstmals eine von Volocopter entwickelte Lastendrohne namens VoloDrone als alternatives Fahrzeug zum Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln. Die Drohne wird von 18 Rotoren angetrieben und hat einen Durchmesser von 9,2 m. Sie verfügt über einen vollelektrischen Antrieb mit austauschbaren Lithium-Ionen-Akkus, wobei eine Ladung eine Flugzeit von bis zu 30 Minuten ermöglicht.

Die mit zwei Pflanzenschutzmittelbehältern, einer Pumpe und einem Spritzbalken von John Deere ausgestattete VoloDrone kann sowohl ferngesteuert als auch automatisiert, auf einer vorprogrammierten Route eingesetzt werden. Dank GPS kann die Drohne, die kartiert, überwacht und spritzt, äußerst zielgerichtet arbeiten. Und anders als Landfahrzeuge verdichtet sie den Boden während des Einsatzes nicht. Dank der niedrigen Flughöhe können zudem Flächenleistungen von bis zu 6 ha pro Stunde erreicht werden.

Mehr über die VoloDrone findet sich bei den Transport- und Lieferdrohnen 2019.

Ein weiteres Konzept der Landmaschinenfirma ist der Einsatz und die Verwaltung von kleineren Drohnen in der Landwirtschaft, was schon im nächsten Jahr erprobt werden soll.

Diese Drohnen sind mit Unkrautscannern und Pflanzenschutzspritzen ausgestattet und warten in stapelbaren Containern auf ihren Einsatz. Dort erfolgt auch der automatische Batteriewechsel sowie die vollautomatische Befüllung des 10 Liter Tanks. Die Flugdauer einer Batterieladung liegt bei 30 Minuten.



Kamera-Drohnen

C-me

C-me


Neben den jährlichen Neumodellen der bekannten Drohnen-Typen kommen im Laufe des Jahres 2017 auch einige völlig neue Modelle auf den Markt.

Bereits im Januar zeigt die Firma Revell aus Bünde, bisher eher für ihre Modellbausätze bekannt, eine Mini-Fotodrohne namnens C-me, die wie ein Smartphone immer dabei sein kann und den Selfie-Stick ersetzt. Die kompakte, fliegende Kamera, die neue Selfie-Perspektiven und das Teilen von Fotos und Videos ermöglichen soll, wird über eine App gesteuert und ist mit einer 8-MP-Kamera ausgestattet die in Full HD und im 360°-Panorama-Format filmt und fotografiert.

Die C-me beherrscht zudem verschiedene automatische Flug-Modi. Die Drohne startet per Knopfdruck in der App und schwebt dann automatisch wahlweise in einer Höhe von 3 oder 5 m. Auch für die Rückkehr genügt ein entsprechender kurzer Knopfdruck. Eine Follow-me-Funktion soll sicherstellen, daß die C-me auch in Bewegung stets das richtige Objekt im Blick hat.

Die C-me soll ab April 2017 für 200 € in vier Farben verfügbar sein. Der aktuelle Preis Mitte 2018 beträgt nur noch 99 €.

Selfly

Selfly


Ebenfalls im Januar zeigt das Team der israelischen Firma SELFLY camera LLC mit Sitz in Boston, USA, eine gleichnamige Foto-Drohne mit flachem Gehäuse, die an einem Smartphone-Case befestigt die Tasche geschoben werden kann, wenn sie nicht in Gebrauch ist. Die Drohne selbst ist nur 9 mm dick – und erinnert an das 2016 erschienene Modell AirSelfie (s.d.).

Um die Selfly zu verwenden, zieht man sie von der Rückseite des Gehäuses ab, klappt die Motoren/Propeller aus, startet sie und wirft die Minidrohne dann in einfach die Luft. Sie schwebt daraufhin autonom und schickt über eine 8-Megapixel-Kamera einen Echtzeit-Videostream an eine iOS/Android-App auf dem Telefon.

Mit dieser App und einer Wi-Fi-Verbindung kann das Fluggerät bewegt werden, um die Aufnahme zu erstellen, entweder mit einem virtuellen Joysticks auf dem Bildschirm oder durch Kippen des Telefons. Der 650 mAh Akku bietet jedoch nur fünf Minuten Flugzeit pro Ladung.

Die Kickstarter-Kampagne, bei der ein Unterstützer-Preis von 79 $ angekündigt wird, während der spätere Marktpreis 139  $ betragen soll, scheint ihr Finanzierungsziel nicht erreicht zu haben, denn ihre Details sind später nicht mehr auffindbar. Allerdings ist eine Kampagne auf Indiegogo, die Ende des Jahres läuft, sehr erfolgreich, als das ursprüngliche Finanzierungsziel im November mit 1.376.074 $ um 839 % übererfüllt wird. Diesmal beginnen die Preise bei 109 $. Die Auslieferung wird für den Mai 2018 versprochen.


Bei einer anderen Indiegogo-Crowdfunding-Kampagne im März 2017 kann das Team Kudrone aus Shenzhen in China sein Finanzierungsziel sogar um 2.457 % übertreffen, als bis Mitte April 1.381.048 $ zusammenkommen, um eine Nano-Drone mit 4K Kamera, GPS und Auto-Follow-Funktion in Produktion nehmen zu können. Hinter dem Team steht das chinesische Startup Ruiven.

Auch die Kudrone wird zum starten einfach in die Luft geworfen und dann manuell über eine App gesteuert. Über eine Reichweite von 30 m wird von der Onboard-Kamera ein 720p-Video-Feed in Echtzeit gestreamt. Infrarot- und Sonar-Sensoren erlauben es, automatisch an der richtigen Stelle zu schweben und mit dem Drücken einer Bildschirmtaste zu landen. Zudem kann der winzige Quadrokopter um 360° gedreht werden, um Panorama-Standbilder aufzunehmen. Die Videos und Standbilder werden auf einer integrierten 16-GB-Speicherkarte gespeichert, so daß Störungen in der Videoübertragung kein Problem bilden.

Die Flugzeit mit der abnehmbaren 650 mAh Lithium-Polymer-Batterie beträgt jedoch nur acht Minuten, allerdings sind im Lieferumfang zwei dieser Batterien enthalten. Der Kampagnenpreis beträgt 99 $, der geplante Verkaufspreis 189 $.


Nachdem sich das chinesische Unternehmen DJI im Oktober 2015 bei der legendären schwedischen Marke Hasselblad eingekauft hat, führt die Partnerschaft zu dem im Juli 2016 vorgestellten „weltweit ersten Drohnenpaket im mittleren Format für Profis“, bei welchem die DJI-Drohne M600 mit der Hasselblad A5D kombiniert wird.

Nicht zufrieden mit ihrer 50-Megapixel-Lösung, präsentieren die beiden Unternehmen im Mai 2017 eine neue, verbesserte 100-Megapixel-Luftbild-Plattform. Diesmal wird eine M600 Pro gewählt, die mit sechs unabhängigen Batterien, sechs Rotoren und einer Nutzlast von 6 kg kein Problem hat, die teure Hasselblad H6D-100c an ihrem dreiachsig stabilisierten Ronin-MX Kardangelenk in der Luft zu halten.

Spark

Spark

Je nach Verwendungszweck kann das Gerät über die DJI GO-App oder mit dem Navigationssystem D-RTK GNSS gesteuert werden, das eine präzise Positionierung für kommerzielle oder wissenschaftliche Benutzer bietet. Die Bilder können über ein Lightbridge-2-Downlink-System aus bis zu 5 km Entfernung zur App gestreamt werden. Über den Preis der Plattform, die später in diesem Jahr auf den Markt kommen soll, verlautet noch nichts. Die Einzelpreise der Komponenten sind allerdings bekannt: Der DJI M600 Pro kostet separat 5.000 $, der Ronin-MX-Gimbal 1.700 $ und die Hasselblad H6D-100c mehr als 30.000 $.

Bald darauf bringt DJI mit der Spark erstmals eine kleine Consumer-Fotodrohne auf den Markt, die nur 300 g wiegt, an jeder Seite 14,3 cm mißt und 5,5 cm hoch ist. Die Drohne startet aus der Hand und kann auch vollständig durch Handgesten gesteuert werden, neben der üblichen Fernsteuerung oder App. Dabei kann sie bis zu 30 m hoch schweben und Hindernisse in einer Entfernung von 5 m erkennen.

Passend zu dieser einfachen Bedienung hat DJI den Spark u.a. mit einigen neuen Flugmodi ausgestattet. Am interessantesten ist der so genannte QuickShot, der die Drohne auf vier vorprogrammierte Flugbahnen schickt, um ein jeweils 10 Sekunden langes Video aufzunehmen: Circle, bei der es automatisch das Subjekt umkreist, Helix, bei der sich die Drohne spiralförmig fortbewegt, Rocket, bei der sie mit nach unten gerichteter Kamera gerade nach oben fliegt, sowie Dronie, wo sie hoch- und wegfliegt, während die Kamera auf das Subjekt gerichtet bleibt.

Ein separater Sportmodus ermöglicht es dem Spark, seine Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h zu erreichen. Und wie alle Drohnen von DJI kehrt Spark automatisch zum Startpunkt zurück, wenn die Verbindung unterbrochen wird, der Akku verloren geht oder wenn der Benutzer die Return-to-Home-Taste am Controller drückt. Die Flugzeit wird mit 16 Minuten angegeben, der Preis beträgt 500 $.

Mavic Mini

Mavic Mini

Anfang 2018 folgt dem Spark ein Modell namens Mavic Air, eine dynamische, kardanisch unterstützte Dreiachsen-Drohne, die etwa 540 g wiegt und die Fähigkeit besitzt, Videos in 4K zu drehen. Dabei gibt sieben zusätzliche Kameras an der Mavic Air, die während des Fluges Objekte vor und hinter der Drohne erfassen und ihre eigene Kartierung um diese herum vornehmen, um eine Kollision zu verhindern. Bei einer Flugzeit von 21 Minuten soll die Reichweite bis zu  km betragen. Mit 850 € ist die kleine Drohne aber nicht gerade günstig.

Im Oktober 2019 bietet DJI den Nachfolger Mavic Mini an, die bei einem Gewicht von nur 249 g bis zu 30 Minuten Flugzeit, 2 km Übertagungsreichweite und einen 3-Achsen-Gimbal mit 12-Megapixel-Kamera sowie 2,7 K Video HD anbietet. Die Preise dafür liegen um die 500 €.


Ebenfalls im Mai 2017 berichten die Fachblogs, daß es Dank neuer Forschungen des MIT und der ETH Zürich unter der Leitung von Prof. Daniela Rus bald möglich sein wird, daß Drohnen autonom einem Akteur folgen und dessen Gesicht die ganze Zeit genau richtig eingerahmt halten, und dabei auch Hindernissen ausweichen.

Wenn Drohnen für Luftaufnahmen in Filmen verwendet werden, steuert normalerweise eine Person das Fluggerät fern, während eine andere die Kamera fernsteuert. Bei dem neuen experimentellen System wird der Drohne über eine Computerschnittstelle angezeigt, wen sie verfolgen soll, wie viel des Bildschirms das Gesicht oder der Körper des Betreffenden einnehmen soll, wo auf dem Bildschirm die Person erscheinen soll, und wie die Kamera ausgerichtet sein soll (Auswahlmöglichkeiten sind geradeaus, Profil, Dreiviertelansicht von beiden Seiten oder über die Schulter).

Sobald die Drohne in Aktion gesetzt ist, funkt der Computer Steuersignale, die es ihm ermöglichen, mit dem Schauspieler mitzulaufen und den Flug so zu steuern, daß die Aufnahmeparameter beibehalten werden. Dabei verwendet das System Algorithmen, welche die Bewegung des Akteurs etwa 50 Mal pro Sekunde vorhersagen, so daß das Fluggerät der Aktion effektiv einen Schritt voraus bleiben kann. Dies ermöglicht es auch, den eigenen Flugweg zu korrigieren, wenn seine eingebauten Sensoren erkennen, daß es auf ein stationäres Hindernis zufliegt oder ein sich bewegendes Hindernis (wie ein Schauspieler) auf Kollisionskurs mit ihm ist.

Snipe Nano Quadrotor

Snipe Nano Quadrotor


Auch im Mai 2017 stellt die US-Firma AeroVironment auf der AUVSI in Dallas den Snipe Nano Quadrotor vor, ein kompaktes Gerät für die Nahbereichskontrolle, Überwachungs- und Aufklärungsmissionen, das von jedem Fußsoldat mitgeführt werden kann. Es wiegt nur 140 g, paßt in eine kleine und leicht Hartschale, kann innerhalb von 60 Sekunden in der Luft sein und wird von einem standardmäßigen Touchscreen-Controller aus geflogen.

Einmal in der Luft, kann die Drohne mit ihren elektrooptischen und Infrarotkameras, die in einem eingebauten Kippmechanismus positioniert sind, Echtzeit-Hi-Res-Video aufnehmen oder weiterleiten an die Steuereinheit des Soldaten.

Der Snipe verfügt über ein integriertes UHF-Funkgerät für den Betrieb außerhalb der Sichtlinie. Verliert die Drohne die Funkverbindung, kehrt sie automatisch zu ihrem Operator zurück. Die Flugzeit beträgt etwa 15 Minuten pro Batterie (es gibt zwei im Set), mit einer Höchstgeschwindigkeit von 35 km/h und einer Reichweite von 1 km. Dabei soll der kleine Quadrokopter sowohl sehr leise als auch bei starken Winden von bis zu 24 km/h mit Böen bis zu 32 km/h stabil sein. Dies bedeutet, daß er mit großer Heimlichkeit zum Schweben und Beobachten aus relativ kurzer Entfernung eingesetzt werden kann.

Der erste Militärauftrag wurde bereits letzten Monat erfüllt. Die Drohne wird ab dem 3. Quartal des Jahres aber auch kommerziell erhältlich sein – z.B. für die Polizei, für Ersthelfer und all jene, die in der Lage sein müssen zu sehen, was an Orten passiert, die sie nicht sicher erreichen können.


Im Juni schickt die japanische Raumfahrtbehörde JAXA eine sphärische Kamera-Drohne zur Internationalen Raumstation (ISS), die Bilder und Videos von Forschungsarbeiten in Echtzeit zu Wissenschaftlern auf der Erde überträgt.

Die Kamera-Drohne Int-Ball kann sich dabei in der Schwerelosigkeit autonom bewegen oder vom Kontrollzentrum Tsukuba Space Center aus gesteuert werden. Dadurch müssen die Raumfahrer nicht mehr selbst Kameras in der Hand halten, womit 10 % der Arbeitszeit eingespart werden könnte.

Den Kern der aus 3D-gedruckten Teilen montierten Drohne, die sich noch in der Testphase befindet, bildet eine kubische Kontrolleinheit, die mit einem 3-Achsen-Gyroskop ausgestattet ist. Die Technik der Kamera-Drohne soll nun mithilfe der Experimente im japanischen ISS-Modul Kibo weiter verbessert werden.

Chuck

Chuck


Eine weitere Drohne, die buchstäblich dazu bestimmt ist in die Luft geworfen zu werden, ist das Modell Chuck von Joba Design, einer Firma in Blacksburg, Virginia, hinter welcher der Industriedesigner Kevin Jones steht. Die Drohne wird erstmals im August 2017 vorgestellt.

Sobald sie sich in der Luft befindet, schaltet sie sich sofort ein und stabilisiert sich, um zum fliegenden Fotografen zu werden. Hierfür verfügt sie über eine integrierte Kamera und einen Algorithmus, der es ermöglicht, die gewünschten Objekte aus der einzigartigen Luftperspektive in den besten Winkeln zu erfassen. Anschließend kehrt die Drohne zurück, um auf der Handfläche ihres Betreibers zu landen.

Die Hauptunterschied zu allen anderen Drohnen besteht durch das integrierte hexagonale Design. Der Rahmen aus einem perforierten Aluminiumkäfig, der die Propeller umgibt, sorgt dafür, daß der für mäßig rauhe Einsätze ausgelegte Chuck nicht mit irgend etwas kollidiert. Die Dual-Kamera an der Vorderseite und ein Doppelblitz geben der Drohne die Kraft und Vielseitigkeit einer schwebenden Smartphone-Kamera, die freihändig Videos und Bilder aus nahezu jedem Blickwinkel aufnimmt. Zudem läßt sich der Bildschirm eines Handys als Sucher für die On-Board-Kameras verwenden, um den gewünschten Winkel für das perfekte Foto zu erhalten.


Nur zwei Monate später, im Oktober 2017, erscheint in den Blogs eine weitere Foto-Drohne ähnlichen Formats, die den Namen Moment Drone trägt. Die als „beste faltbare 4K-Luftbildkamera“ bezeichnete Drohne stammt von der gleichnamigen Firma Moment Drone aus Shenzhen in China.

Das Objekt wiegt nur 400 g und läßt sich zur leichteren Aufbewahrung zusammenfalten und in einem mitgelieferten Hartschalenkoffer verstauen. Die vier Rotoren sind hinter einer Kunststoffabdeckung untergebracht, um das Fliegen in geschlossenen Räumen sicher zu machen.

Die Drohne verfügt über Follow-Me- und Return-Home-Funktionen und wird über eine App gesteuert, die Kamera verwendet Software für eine stabilere Aufnahme, da sie für ein richtiges mechanisches System nicht groß genug ist, die Batterie des Gerätes verspricht 15 Minuten Flugzeit und die Höchstgeschwindigkeit beträgt 18 km/h. Mit einer maximalen Reichweite von 100 m und einer Flughöhe von 20 m über dem Piloten ist die Drohne allerdings nur für Nahaufnahmen im Selfie-Modus geeignet.

Auch in diesem Fall wird eine Indiegogo-Kampagne mit einem Finanzierungsziel von 50.000 $ gestartet, das bis Ende des Monats mit 337.587 $ um 634 % übertroffen wird. Die aktuellen Preise der Drohne beginnen bei 199 $, während der spätere Ladenpreis 349 $ betragen soll.

PITTA

PITTA


Im Dezember 2017 wird die PITTA vorgestellt – als modulare und transformative autonome 4K All-in-One Cam, da sie nicht nur fliegen kann, sondern sich als Action-Cam auch an der Kleidung tragen oder am Lenker montieren läßt. Das Komplettsystem in einem einzigen Gerät ist klein und leicht, es wiegt nur 200 g und hat eine Seitenlänge von 170 mm.

Die Drohne der Firma Eyedea Inc. ist mit einem modularen, magnetischen Snap- und Twist-to-Lock-Design ausgestattet, damit man schnell zwischen der Nutzung als Drohne oder Actioncam wechseln kann, indem die jeweiligen Module einfach an das Kameragehäuse angekoppelt werden.

Sobald die kleine Drohne per WLAN mit dem Smartphone verbunden ist, ist auf dem Display ein Livebild der Kamera zu sehen. Soll nun die Auto-Follow Funktion genutzt werden, zeichnet man mit dem Finger ein Viereck um das Objekt, die Drohne verfolgen soll. Danach fliegt sie automatisch hinter dem ausgewählten Ziel her, wobei der verbaute Akku für eine Flugdauer von etwa 15 Minuten reicht. Die Drohne kann auf Knopfdruck automatisch starten und landen. Durch die verbaute GPS-Funktion kommt sie auch von allein wieder nach Hause geflogen.

Wird PITTA nicht als Actioncam oder Drohne gebraucht, läßt sie sich auch zur Überwachung der Wohnung o.ä. nutzen. Dazu wird sie einfach in die dazugehörige Ladestation gestellt. Woraufhin man das Livebild auf dem Smartphone verfolgen kann, egal wo man sich gerade befindet. Das auf Kickstarter präsentierte Projekt, bei dem die Drohne für 269 $ angeboten wird, ist erfolgreich: 1.706 Unterstützen zahlen 556.709 $ ein, um die Produktion zu ermöglichen.



Kunst und Design


Der in New York ansässige Drohnen-Graffiti-Künstler KATSU lanciert im Januar 2017 eine neue Variante seiner Graffiti-Drohne – die Icarus Two. KATSU hatte im Jahr 2015 das Zeitalter des Drohnen-Vandalismus eingeläutet, als seine Icarus One, ein relativ primitiver Apparat mit einem DJI Phantom 2, in New York eine riesige Plakatwand verunstaltete.

Icarus Two

Icarus Two

Künstler arbeiten schon seit einigen Jahren daran, Drohnen in den künstlerischen Prozeß zu integrieren, aber Präzision ist die größte Hürde, der sie sich stellen müssen. Jesper Vestergaard, Kurator des Blogs Drone Graffiti, erstellte Mitte 2016 einen Überblick über den Status von Drohnen-Graffiti. Demnach ist es einfach, eine Drohne mit Farbe zu beladen und diese willkürlich auf eine Leinwand oder eine Wand zu sprühen, doch alles, was der Präzision eines Malstrichs entspricht oder der Fähigkeit, Wörter zu schreiben, bildet noch immer eine große Herausforderung.

Um seine zwischenzeitlich erweiterten Fähigkeiten zu demonstrieren, zeigt KATSU nun einen modifizierten DJI-Quadrokopter, der eine politische Anti-Trump-Aussage formuliert. Das Problem der Genauigkeit hat er zumindest teilweise gelöst, indem er einen Sprühfarbenmechanismus geschaffen hat, der unabhängig von der Drohne arbeitet. Der Farbstrahl wird über einen PC gesteuert und kann jeden programmierten Buchstaben individuell malen, während die Drohne eine momentane Stabilität beibehält, indem sie sich an die Wand drückt.

Auch Constantin Clauzel vom Kollektiv Hackerloop nutzt eine ähnliche Technik, um Stabilität zu erreichen. Auch hier entstand ein komplett maßgeschneidertes Drohnensystem, das für eine präzisere Malaktion gegen eine Wand gedrückt wird. Das System von Caluzel erreicht eine größere Stabilität als das von KATSU, ihm fehlt aber der unabhängige Sprühmechanismus. Im Sinne der Open-Source-Entwicklung plant KATSU die Veröffentlichung aller Hardware- und Software-Spezifikationen für die Icarus Two.


Eine weiter fortgeschrittene Variante wird im Mai von dem Architektur- und Designbüro Carlo Ratti Associati aus Turin vorgestellt. Paint By Drone ist ein tragbares System, das eine Reihe von 1 m breiten Quadrokoptern nutzt, von denen jeder mit einem Sprühlacktank ausgestattet ist, und die zusammen CMYK-farbige Designs erzeugen können (= cyan, magenta, yellow and black). Die Drohnen werden von einem zentralen Managementsystem gesteuert, das ihre Positionen in Echtzeit überwacht.

Für 2017 sind zwei Installationen geplant, um das System zu starten, einmal in Berlin, Deutschland, und zum anderen in Turin, Italien. Bei diesen ersten Vorführungen werden die Drohnen die Planen von Baustellengerüsten besprühen, wobei die Inhalte digital über eine App digital übermittelt werden.

Drohnen-Rekord in Guangzhou

Drohnen-Rekord in Guangzhou
(vor dem Start)


Mitte Januar setzt die südchinesische Stadt Guangzhou einen neuen Rekord, indem sie 1.000 Quadrokopter in die Luft bringt. Begleitet vom Soundtrack eines Live-Orchesters findet der 15-minütige Flug als High-Tech-Interpretation des Laternenfestivals statt, das traditionell das Ende des chinesischen Jahres markiert. Die Aktion ist bereits im Guinness-Buch der Rekorde verifiziert.

Die Drohnen vom Typ Ehang Ghost Drone 2.0 bilden ein dynamisches Luftbild, das 120 m hoch, 280 m lang und 180 m breit ist. Die Flugbahnen werden zusammen mit dem Lichtfarbwechsel von einem einzigen bodengestützten Computer ferngesteuert. Dabei  bleibt jedes Fluggerät ca. 1,5 m von seinen nächsten Nachbarn entfernt, um Kollisionen zu vermeiden. Unter anderem werden dabei Bilder wie einen Hahn (2017 ist das chinesische Jahr des Hahns), den Buchstaben Fu für viel Glück, sowie eine Landkarte von China geschaffen.


Ende Januar schickt auch Intel wieder einen Schwarm aus illuminierten Drohnen in den Nachthimmel, wo sie die US-Flagge formen, während Lady Gaga einen Medley aus God Bless America und This Land Is Your Land singt. Anschließend formieren sich die 300 Drohnen zu den Logos der Sponsoren des 51. Super Bowls, dem größten TV-Spektakel der USA. Gezeigt wird das Ganze dann Anfang Februar zur Halbzeitshow der Veranstaltung im NRG-Stadion in Houston.

Die Drohnen-Show ist nicht live, da der Einsatz unbemannter Fluggeräte über der Großveranstaltung in Houston im US-Bundesstaat Texas verboten ist. Die FAA-Vorschriften verlangen inzwischen, daß die Organisatoren der Lichtshows solche ‚Luft-Bildschirme‘ schon im Vorfeld filmen – was ihrem eigentlichen Sinn im Grunde zuwiderläuft.

Skystation Grafik

Skystation (Grafik)


Im Bereich des Designs stellen Kayak Architects im April 2017 das Konzept einer solarbetriebenen Skystation für Drohnen vor, um die Dächer von Wolkenkratzern in Luftverkehrsknotenpunkte mit einem geringen ökologischen Fußabdruck umzuwandeln. Das Projekt ist ein Beitrag für den Lafarge Holcim Wettbewerb.

Drohnenroboter, die von Menschen programmiert oder betrieben werden, bauen diese Leichtbaukonstruktionen aus vorgefertigten und 3D-gedruckten Elementen. Dabei sollen primär von lokalen Firmen produzierte Materialien und Komponenten verwendet werden. Eine Schicht aus aufgesprühten Perowskit-Solarzellen bedeckt die äußere Hülle und liefert saubere Energie für die gesamte Station.

Gewölbte Dächer sollen die Landung von Drohnen einfacher und bequemer machen und gleichzeitig eine unverwechselbare Architektur schaffen, die die Skyline der Stadt dominiert. Eine bestehende Kunstgalerie, die sich unter der Drohnenplattform befindet, wird in eine neue Lobby umgewandelt, um den Besuchern die Möglichkeit zu geben, während des Wartens auf den Transport Kunst zu erleben. Dieser Raum kann auch als Restaurant, Entertainment-Bereich oder Lounge fungieren.

Das futuristische Verkehrsnetz soll die Umweltverschmutzung reduzieren, indem der Berufsverkehr und die Anzahl der Bodenfahrzeuge reduziert werden, so daß unbenutzte Straßen in begehbare Grünflächen umgewandelt werden können. Um zu veranschaulichen, wie es funktionieren würde, setzen die Designer eine Skystation auf den Trump World Tower in New York City.


Im August erscheinen in den Blogs die Designs von zwei Drohnen, die sich auf andere technologische Vorreiter mit berühmten Namen beziehen.

Da gibt es einmal den sogenannten Dyson unter der Drohnen: ein Fluggerät ohne Rotorblätter, das dementsprechend auch Bladeless Drone genannt wird. Anstatt der gefährlichen Blätter besitzt die Drohne Luftkanäle und verkleidete Rotorsätze – ganz im Sinne der Dyson-Ventilatoren usw. Sie verfügt über vier blattlose ‚Propeller‘, von denen sich der leicht zu übersehende Hauptpropeller in der Mitte befindet und für den größten Teil der kanalisierten Luftströmung verantwortlich ist, um das Starten und Landen zu unterstützen.

Drei weitere Propeller steuern die Richtung der Drohne. Die beiden vorderen Propeller können um 20° nach vorne und hinten gedreht werden, während sich der hintere Propeller um 20° im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn dreht. Luft wird über vier Hauptlufteinlassventile aufgenommen und durch die inneren Kanäle und Schaufeln beschleunigt und durch kleine Öffnungen gezwungen, um eine abwärts gerichtete Strömung erzeugen.

Das Resultat soll nicht nur sicherer, sondern auch wesentlich leiser sein als andere Kopter. Bislang ist die Bladeless Drone des Designers Edgar Herrera aus Los Angeles noch nicht umgesetzt worden – aber immerhin schon Gewinner des Red Dot Design Concept Award 2017.

Aurora Grafik

Aurora (Grafik)


Alberto Esses
, ein Produkt-Designstudent am ArtCenter College of Design in Pasadena, Kalifornien, setzt wiederum Nikola Tesla ein Denkmal, der sich schon im November 1898 eine boden- bzw. wassergebundene Drohne zum Transport von Paketen, zur Kommunikation mit unzugänglichen Regionen und „für viele andere wissenschaftliche Zwecke“ patentieren ließ (US-Nr. 613.809) – sowie der zeitgenössischen Automarke Tesla von Elon Musk, wie anhand des Markensymbols zu erkennen ist.

In dem Aurora genannten Konzept wird die elektrische Motortechnologie von Tesla auf ein Trikopter-Design angewendet, um fliegende Langzeit-Kameras mit längerer Reichweite zu ermöglichen. Das Drei-Rotor-Design ermöglicht größere Propeller. Esses zufolge führt dies zu weniger erforderlichen Rotationen und damit weniger Energie zum Fliegen, wodurch die Drohne mit bis zu 35 % mehr Batterielebensdauer effizienter wird. Aufgrund der Größe der Propeller soll sie sich auch durch größere Beschleunigung und bessere Manövrierbarkeit auszeichnen.

Das sorgfältig durchdachte und schön ausgeführte Aussehen der Aurora, die entweder autonom fliegen oder manuell gesteuert werden kann, kommt unter allen Drohnen der Tesla-Ästhetik am nächsten. Sie ist nicht mit der sogenannten Tesla-Drohne des Designers Fraser Leid zu verwechseln, die im Oktober 2016 in den Blogs zu sehen war (s.d.).


Bis vor mehreren Jahren war Mossul nach Bagdad die größte Stadt des Irak. Später galt sie jahrelang als Hochburg des Islamischen Staates (IS), und im Krieg gegen die Terrorgruppe wurden ganze Viertel der Stadt zerschossen und zerbombt. Mittlerweile lebt in der einstigen Metropole nur noch weniger als die Hälfte der ehemaligen Bevölkerung. In den kommenden Jahren soll sie aber wieder aufgebaut werden – zum Teil als neue, andere Stadt.

Als Beitrag für für den Rifat Chadirji-Preis für Architektur, einen irakischen Wettbewerb, reicht der belgisch-französische Architekt Vincent Callebaut den Vorschlag The 5 Farming Bridges ein, mit dem er den dritten Platz belegt. In den im November 2017 öffentlich vorgestellten Entwürfen wird vorgeschlagen, fünf während der Kämpfe Ende 2016 teilweise zerstörte Brücken über den Fluß Tigris in grüne Wohnparadiese zu verwandeln – unter Einsatz von Hightech-3D-Drucktechnologie und Drohnen. Weshalb das Projekt hier erwähnt wird.

Als Bauarbeiter stellt sich der Architekt Spinnen-artige Roboter vor, die aus zermahlenem Beton- und Steinschutt der zerstörten Stadt bis zu 30 Wohneinheiten pro Tag drucken. Flugdrohnen würden den Roboterarbeitern stetig Baumaterialien aus den Ruinen liefern, die zuvor in Recyclingzentren zerkleinert und umgewandelt wurden. Damit könnte innerhalb von fünf Jahren eine üppige Brückenlandschaft aus Häusern und Pflanzen mit fast 55.000 Wohneinheiten, offenen Flächen und kleinen Bauernhöfen entstehen. Durch die labyrinthartigen Kaskaden geleitete kleine Flüsse und Lagunen sollen für eine natürliche Klimatisierung sorgen, während auf anderen Flächen Wind-, thermische und PV-Solarkraftwerke ermöglichen könnten, daß die Brücken autark funktionieren.

Weitere Konzepte von Callebaut sind mehrfach im Kapitelteil Windenergie und Architektur zu finden (2007 ff.). Seine erste große Umsetzung ist übrigens der 2013 begonnene Agora Garden Tower (Tao-Zhu-Yin-Yuan-Turm) in Taipeh. Der Bau mit 23.000 Bäumen soll im September 2017 fertiggestellt werden und wird dann mehr Bäume tragen, als jedes andere Haus der Welt.  

 

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