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Elektro- und Solarfluggeräte

2017 (E)


Transport- und Lieferdrohnen


Im Januar 2017 wird ein Patent der Firma Amazon Technologies Inc. bekannt, das bereits im Februar 2015 angemeldet und  im Dezember 2016 veröffentlicht wurde (US-Nr. 20160378108). In dem Patent wird die kollektive Drohne beschrieben. Ein normaler Quadrokopter-Drohne kann ein Gewicht von etwa 5 kg tragen und 30 Minuten in der Luft bleiben, doch was ist, wenn das Paket mehr wiegt?

Der Konzern hat dafür eine clevere Lösung entwickelt: Dabei schließen sich mehrere Einzeldrohnen zu einem Kollektiv zusammen, das ganz unterschiedliche Konfigurationen annehmen kann. Statt einer einzelnen, größeren Drohne für schwerere Pakete kann so eine Art Drohnenschwarm entstehen, der auch schwere Gegenstände transportieren kann.

Wenn sich die Drohnen zu einer Kollektivdrohne zusammenschließen, teilen sie auch Ressourcen wie Prozessorleistung und Navigationssysteme. So wird nicht nur Strom gespart, sondern auch die Reichweite erhöht. Theoretisch wäre es sogar möglich, einzelne Drohnen unterwegs auszutauschen um so die Reichweite noch weiter zu vergrößern. Neben dem Vorteil, daß eine Kollektiv-Drohne sowohl visuell als auch fürs Radar besser sichtbar ist, wäre es zudem möglich, durch besondere Konfigurationen einen aerodynamischen Vorteil zu erlangen.

Aber auch mit vielen individuellen, kleinen Paketen könnten die Drohnen dank des Teilens von Ressourcen von dem Zusammenschluß profitieren. Am Zielort angekommen, könnte sich der Verbund auflösen und die einzelnen Drohnen ihre Lieferungen jeweils einzeln an ihre Bestimmungsorte bringen. Im Zuge der Berichterstattung wird auch erwähnt, daß Boeing Anfang des Jahres ein recht ähnliches Patent angemeldet habe.

Prime Air Drohne 2017

Prime Air Drohne 2017

Während der firmeneigenen Konferenz MARS 2017 im März führt Amazon seine erste Prime Air-Lieferung in den USA durch, bei der die Quadrokopter-Drohne eine mit Sonnencreme gefüllte Kiste auf einer Wiese absetzt, um die herum die Teilnehmer versammelt sind.

Zur Erinnerung: Der schon mehrfach erwähnte Prime Air-Service plant, Pakete mit einem Gewicht von bis zu 5 Pfund innerhalb von 30 Minuten nach Auftragserteilung auszuliefern. Die Drohnen werden dabei unter 400 Fuß fliegen und über eine Technologie zur Erkennung und Kollosionsvermeidung verfügen. Sie sollen bis zu 16 km vom Lieferzentrum entfernt weit fliegen können.

Im Mai wird dem Unternehmen das Patent für ein Luftpaket-Liefersystem erteilt (US-Nr. 9.663.234, angemeldet 2015), bei dem es um Pläne für ‚Fallschirm-Etiketten‘ an Sendungen geht, so daß Pakete sicher fallen gelassen werden können, wenn die Drohne vorbeifliegt. Dies soll das Risiko verringern, vor einer Haustür oder in einem Garten zu landen, statt in sicherer Höhe zu schweben.

Demnach soll das Etikett ungefähr die gleiche Größe wie ein normales haben und recht billig sein. Der Unterschied ist, daß in diesem Etikett ein Fallschirm eingefaltet ist, der aus Nylon-, Baumwolle- oder, bei schweren Gegenständen, aus Kevlar gefertigt ist. Wenn die Drohne an ihrem Bestimmungsort ankommt, läßt sie das Paket einfach fallen, wobei ein Stück Schnur den Fallschirm öffnet, wenn es fällt. Klare Symbole auf der Oberseite des Fallschirms, wie QR- oder Barcodes, würden es der Drohne ermöglichen, den Abstieg des Pakets zu überwachen, um sicherzustellen, daß es sicher landet.

Logistikzentren-Patent Grafik

Logistikzentren-Patent
(Grafik)

Im Juni folgt die Veröffentlichung einer weiteren Patentanmeldung (US-Nr. 20170175413, angemeldet 2015), die große zylindrische Türme als Drohnen-Logistikzentren in Ballungsgebieten vorsieht, die auf dem unteren Level von Trucks mit Waren beliefert werden, während oben durch dutzende kleine Fenster die Drohnen ein und aus fliegen. Zur drahtlosen Authentifizierung bekommen die Drohnen Chips, die dafür sorgen, daß das Gebäude die Amazon-Drohnen erkennt und die kleinen Fenster nur für diese öffnet.

Die Beladung der Drohnen übernehmen Roboter im Inneren des Turms, die auch für das Aufladen der Drohnen verantwortlich sind und im Bedarfsfall Batterien austauschen können. Innerhalb des Turms bewegen sich die Drohnen durch vertikale Korridore von Level zu Level, und beim Start werden sie von einem Schleudermechanismus aus dem Fenster katapultiert, um Energie zu sparen.

Im gleichen Monat erscheint in den Fachblogs ein Transport-Konzept von Charles Bombardier aus Kanada und Martín Rico aus Argentinien, bei dem die beiden Designer eine Methode entwickeln, mit der Amazon seine Lieferungen viel schneller erledigen kann als bisher.

Das Konzept namens Iris zielt darauf ab, die aktuelle Infrastruktur wie Eisenbahnen als Operationselemente zu nutzen, wobei elektrischen Züge Amazon-Fracht per Bahn in verschiedene Teile des Landes transportieren. Bei Erreichen eines Ziels würde die Lieferung der Pakete über die letzte Meile mittels Drohnen erfolgen, die auf dem Dach des Zuges andocken.

Die Idee zielt letztlich darauf ab, die gesamte Lieferkette zu bewältigen – wobei die Designer hoffen, daß die Bahnen effektiv genug sind um sich selbst zu demokratisieren und ihre Dienste (auch) für FedEx und UPS anzubieten. Bombardier hatte übrigens 2016 für Hochhäuser spezielle Drohnenbalkone mit versenkbaren Geländern vorgeschlagen, auf denen die Lieferungen abgesetzt werden sollen (s.d.).

Aerozon Grafik

Aerozon
(Grafik)

Interessanterweise taucht das Bombardier-Konzept im April 2018 wieder auf, nur diesmal unter dem Namen Aerozon und in Zusammenarbeit mit David Charitos. Das Logistiksystem soll es Unternehmen ermöglichen, Pakete innerhalb von 30 Minuten nach der Bestellung direkt in die Wohnung oder das Büro des Bestellers zu liefern. Dieses vollautomatische Liefersystem ist so konzipiert, daß es in bestehende Hochhäuser nachgerüstet werden kann.

Der Aerozon soll Pakete direkt von Fabriken oder Distributionszentren außerhalb der Stadt abholen. Die Züge fahren in die Stadt ein, und die Pakete werden unterwegs von Drohnen abgeholt, die im Rotationsverfahren arbeiten, um alle Arten von Paketen auf die Dächer von Bürogebäuden und Wohntürmen zu liefern. Das Paket wird dann auf eine Plattform abgesenkt, wo es in einen speziellen Aufzugsschacht gelangt – und von dort zu den Adressaten. Die Grafiken stammen wiederum von Rico, der auch diverse personentragende Multikopter designt, wie wir weiter unten noch sehen werden.


Ein ausgesprochen ähnlich aussehendes Patent wird Amazon im August 2017 erteilt (US-Nr. 9.718.564, angemeldet 2017), bei dem die Lieferdrohnen von fahrenden Zügen aus starten sollen, aber auch von Fahrzeugen und Schiffen aus. Bei den intermodal vehicles handelt es sich im Grunde um große Container mit einem kleinen Amazon-Lagerhaus im Inneren.

Die Container würden dann auch die Drohnen transportieren, die jeweils eine bestimmte Gegend mit Bestellungen versorgen sollen. Sogar heiße oder kalte Lieferungen könnten dank entsprechender Vorrichtungen möglich sein. Beladen werden die Drohnen automatisch mit einem Roboter, während ein elektrisches Start- und Landesystem die Drohne im Betrieb unterstützt. Ein Computersystem berechnet den optimalen Ort, an dem die ausgeflogenen Drohnen sich im Anschluß wieder mit dem Zug treffen.

Das Konzept sieht außerdem einen extra Container vor, in welchem die Drohnen gewartet werden können. Dort sollen Roboter auch kleinere Reparaturen wie einen Akku- oder Motortausch durchführen können.

Bereits im Juli war Amazon das Patent für eine Technik erteilt worden, die Datenschützer beunruhigen dürfte (US-Nr. 9.714.089, angemeldet 2015). Unter dem Titel ‚Trigger Agents in Video Streams from Drones‘ soll eine Drohne mit einer Videokamera ausgerüstet werden, welche die Örtlichkeit an der Lieferadresse ablichtet. Dieser Stream wird an eine Zentrale übermittelt, um analysiert zu werden. Daraufhin wäre Amazon in der Lage, dem Kunden individuelle Produkt- oder Service-Empfehlungen zu geben.

In den Kommentaren wird die Vorstellung beschrieben,  wie sich Amazon auf dem Display von Kunden melden könnte, die sich von dem Online-Einzelhändler etwas per Drohne liefern ließen: „Hallo Nutzer. Während unserer jüngsten Lieferung haben wir festgestellt, daß Ihr Dach repariert werden könnte. Beachten Sie bitte unten unsere Empfehlungen für Dachdeckereien.“

Zu den weiteren Patenten des Unternehmens, die in diesem Jahr erteilt werden, gehört im Oktober ein System autonomer oder semiautonomer Drohnen, die Elektrofahrzeuge mit geringem Akkustand aufsuchen und diese mit Strom aufladen. Die Drohnen können selbst Bodenfahrzeuge, aber auch Flugdrohnen sein, und das Zielfahrzeug müßte für die Aufladung seiner Akkus nicht einmal mehr stehenbleiben (US-Nr. 9.778.653, angemeldet 2014).

Beim Einsatz von Flugdrohnen sind eine Landeplattform mit elektrischen Kontakten auf dem Dach und eine relativ gerade Strecke ohne Überkopfhindernisse Voraussetzungen. Das Patent umfaßt allerdings die Lieferung von mehr als nur elektrischer Energie, was bedeutet, daß auch reguläre Brennstoffe wie Benzin oder Diesel auf diese Weise geliefert werden könnten.

Im November folgt die Erteilung eines Patents, das sich damit auseinandersetzt, was mit den Amazon-Drohnen passiert, wenn es zu einem Störfall in der Luft kommt. Für den Fall einer schweren Störung sieht das Patent eine Art Selbstzerstörungsmechanismus vor, der die Drohne schon in der Luft in kleine Teile zerlegt (US-Nr. 9.828.097, angemeldet 2016).

Der Mechanismus der ‚gerichteten Fragmentierung‘ wäre in der Lage, einen solchen Störfall selbständig zu erkennen und eine Selbstzerstörungssequenz einzuleiten, welche die Drohne nicht einfach nur zerstört, sondern sie einem bestimmten Plan folgend zerlegt. Im Endeffekt könnte so der Flugplan in Kombination mit der Topographie und dem Wetter genutzt werden, um zu ermitteln, wo bestimmte Teile der Drohne am sichersten abgeworfen werden können. Damit möchte Amazon die Verletzungsgefahr durch herabfallende Drohnen verringern.

Gamaru-Station Grafik

Gamaru-Station
(Grafik)


Ebenfalls im November 2017 veröffentlichen die Blogs ein Roboterkonzept namens Gamaru, das eine neuartige, intelligente Frachtlösung bietet. Es besteht aus einer Online-Plattform und einer Flotte beweglicher/dynamischer Stationen, die ihre Positionen in der Stadt automatisch auf der Grundlage einer Echtzeitanalyse der Nachfrage nach Lieferungen anpassen können. Und als kleine Helfer im Transport- und Frachtsystem werden Drohnen eingesetzt.

Das  Logistikkonzept einer quasi intelligenten Mailbox stammt von Edgar Andres Sarmiento und besteht aus zwei Modulen, der Fracht und der beweglichen Basis. Der Hauptkörper kann Pakete unterschiedlicher Größe aufnehmen und kann miteinander verbunden werden. Dieser Roboter liefert/empfängt Pakete von Verbrauchern in der ganzen Stadt, wobei Mobilgeräte als Kommunikationskanäle zwischen den Systemen und den Benutzern verwendet werden, so daß man die Pakete oder Briefe per App verfolgen kann.

Besonders aufgrund der ausgezeichneten Grafiken und 3D-Renderings von Eddie Mauro belegt das System den 1. Platz der Toyota logistic challenge 2018 in der Kategorie ‚Peoples Choice‘. Ob es jemals umgesetzt wird, ist angesichts der vielen konkurrierenden Vorschläge in diesem Sektor allerdings eher unwahrscheinlich.


Auch UPS ist in diesem Jahr schon früh in der Presse, als im Februar 2017 darüber berichtet wird, daß der Paketdienst nun ebenfalls ein Konzept testet, bei dem die Drohne vom Dach eines Elektrolieferwagens aus startet. Der Paketdienst kooperiert dabei mit dem Unternehmen Workhorse Group Inc., das sowohl den elektrifizierten Hybridlastwagen inklusive Drohnenstation als auch die Lieferdrohne selbst zur Verfügung stellt, einen Oktokopter vom Typ HorseFly. Diese kann bis zu 4,5 km transportieren und dabei rund 30 Minuten in der Luft bleiben.

Aufgeladen und beladen wird die Drohne auf dem Dach des Lieferwagens, bevor der nächste Einsatz ansteht. Der Fahrer muß dabei lediglich über ein Touchpad die gewünschte Lieferadresse eingeben. Von da an operiert der fliegende Paketbote komplett autonom. Auf diese Weise können im besten Fall immer zwei Pakete gleichzeitig ausgeliefert werden: Eins durch den Fahrer, und eins per Drohne.

UPS hat berechnet, daß dies ist insbesondere in ländlichen Gebieten von Bedeutung ist, wo oftmals nur wenige Pakete auszuliefern sind und die Lieferadressen nicht immer auf einer Route liegen. Sollte es gelingen, mit Hilfe der Drohnen die Lieferrouten täglich um eine Meile (1,6 km) zu reduzieren, könnte dies dem Unternehmen bis zu 50 Mio. $ im Jahr sparen. Ab wann das System zum Einsatz kommen wird, steht noch nicht fest, bislang wird der elektrische Lieferwagen mit Drohnenlandeplatz nur zu Testzwecken in Lithia, Florida, genutzt.

HorseFly-Liefersystem

HorseFly-Liefersystem

Daß die Technologie noch nicht ganz ausgereift ist, zeigt sich, als eine Drohne während eines Teils des UPS-Tests beim Abheben ‚stolpert‘ und fast zerdrückt wird, als sich das Schiebedach des Lastwagens schließt.

Zu Erinnerung: UPS hatte bereits im September 2016 gemeinsam mit der Firma CyPhy Works erstmals eine Drohnenlieferung getestet (s.d.).

Im November 2017 zeigt Workhorse übrigens einen eigenen elektrischen Lieferwagen mit Drohne namens N-Gen, der eine Reichweite von 160 km sowie einen optionalen Range-Extender für weitrer 120 km hat. Auch hier startet eine HorseFly Lieferungsdrohne vom Dach. Der funktionsbereite Laster soll im kommenden Januar auf der CES vorgestellt werden.

Das Patent für den HorseFly-Truck wird Workhorse im April 2018 erteilt (US-Nr. 9.915.956, angemeldet 2016). Über die Aktivitäten in Bezug auf eine bemannte Drohne berichte ich weiter unten bei den personentragenden Fluggeräten (s.d.).

Im Mai startet Workhorse mit Genehmigung der FAA ein Pilotprogramm zum Testen seiner HorseFly-Drohne in Loveland, in der Nähe von Cincinnati. Während des Testlaufs wird die Drohne immer in Sichtweite des Fahrers sein, aber irgendwann wird dieser in der Lage sein, die Lieferroute entlang zu fahren, da er weiß, daß die HorseFly-Drohne später selbständig aufholen wird.

Kunden in bestimmten Postleitzahlgebieten konnten sich für das Programm entscheiden, um Drohnenlieferungen anzunehmen. Während die Drohnen autonom sind, behält der Fahrer gemäß den FAA-Regeln die Sichtverbindung mit der operierenden Drohne aufrecht, während die Kunden das Paket mit der Workhorse Ares Drone Package Delivery App verfolgen können. Workhorse wird die Daten aus der Studie verwenden, um die Präferenzen der Verbraucher zu ermitteln und von der FAA Unterstützung für ‚erweiterte Anwendungsfälle‘ zu erhalten.

Laut Workhorse kann die Oktokopter-Drohne mit einer Geschwindigkeit von bis zu 80 km/h fliegen und pro Ladung 30 Minuten lang operieren, bei Kosten von 0,03 $ pro Meile. Bei den in Cincinnati eingesetzten Lieferwagen – und Drohnenträgern – handelt es sich um konventionelle Großlastwagen wie die Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge von Workhorse, die zur Zeit von UPS und WB Mason getestet werden.


Ebenfalls im Februar 2017 präsentiert Ford im Rahmen des Mobile World Congress in Barcelona ein ähnliches Konzept.

Das autonomes Elektro-Lieferfahrzeug namens Autolivery soll die letzte Meile bei Lieferungen ebenfalls per integrierter Drohne überwinden und damit auch Orte erreichen, die per Auto nicht zugänglich sind.

Das Konzept, über das keine technischen Details bekannt sind, ist eine Idee von Euishik Bang, James Kuo und Chelsia Lau aus den Ford Designstudios in Shanghai. Entstanden ist es für die von Ford initiierte ‚Last Mile Mobility Challenge‘, in deren Rahmen nach entsprechenden Logistik-Lösungen gesucht worden war.

Pappdrohne APSARA

Pappdrohne APSARA


Das genaue Gegenteil der hochgezüchteten und hochtechnisierten Lieferdrohnen, an denen die meisten kommerziellen Anbieter arbeiten, ist die eine Pappdrohne, die von der Firma Otherlab im Rahmen des ICARUS-Programms der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des US-Verteidigungsministeriums entwickelt und Anfang 2017 vorgestellt wurde. Über ICARUS hatte ich bereits im Oktober 2015 berichtet (s.d.).

Bei der Drohne namens APSARA (Aerial Platform Supporting Autonomous Resupply Actions) handelt es sich um eine Art Gleiter aus Pappe, der aus größerer Höhe von einem Trägerflugzeug abgesetzt und dann zum Zielort gleiten kann. Die Gleiter sind so konstruiert, daß ein einzelnes Flugzeug viele hundert davon transportieren und absetzen kann.

Die Reichweite der Drohnen ist von der Absetzhöhe abhängig, soll jedoch bis zu 88 km betragen, während ein Navigationssystem für punktgenaue Landungen sorgt. Nach der Landung baut sich die Drohne innerhalb weniger Tage von selber ab. Derartige Drohnen könnten sowohl Blutkonserven, Medikamente oder andere medizinische Vorräte in Katastrophengebiete ausliefern – als auch in Kampfgebieten eingesetzt werden.

Aktuell kann eine der Drohnen eine Nutzlast von maximal 1 kg tragen, aber Otherlab geht davon aus, dies problemlos auf bis zu 10 kg erhöhen zu können. Die Kosten für eine der Drohnen sind bisher noch nicht bekannt gegeben worden. Etwas befremdlich wirkt das sehr ‚gebastelt‘ aussehende Designergebnis angesichts des ICARUS-Programms, das immerhin ein Budget von 8 Mio. $ hatte.


Im Februar versucht der im britischen Ashford Kent lebende deutsche Unternehmer und Autor Thorsten U. Reinhardt über die Plattform crowdfunder.co.uk die Mittel für die Weiterentwicklung eines von ihm entworfenen hybrid-elektrischen, konzeptionellen VTOL-Flugzeugs namens TU523 zu beschaffen, das Transportcontainer etwa siebenmal schneller und 70 % günstiger an ihren Bestimmungsort bringen soll als der traditionelle Gütertransport.

Das unmittelbare Ziel ist es, einen Prototyp im Maßstab 1:4 zu bauen, aus dem schließlich ein 30-Tonnen-Frachtflugzeug werden soll. Das Modell wird etwa 3 x 4 m messen und soll eine Nutzlast von mindestens 100 kg transportieren können. Zur Flugregelung und Anpassung an die unterschiedlichen Bedingungen oder Anforderungen dienen 16 Elektroturbinen, die in Vierergruppen schwenkbar sind.

Das Konzept, dessen Crowdfunding-Kampange nicht erfolgreich ist, erscheint zwar in den Folgejahren mehrfach in den Blogs, doch weitere Schritte scheint es nicht gegeben zu haben.

DDC-Versuch

DDC-Versuch


Anfang 2017 berichten die Blogs, daß das in Waterloo, Ontario, beheimatete kanadische Unternehmen Drone Delivery Canada (DDC) seine unbemannten Testflüge auf Flüge außerhalb der Sichtlinie erweitert hat und nun den Plan verfolgt, im nächsten Jahr die erste kommerzielle Drohnenlieferung des Landes durchzuführen. Die aktuellen Versuche erfolgen am Foremost Aerodrome in Alberta, dem Hauptsitz des Foremost Center for Unmanned Systems, dem ersten von der Regierung genehmigten Drohnen-Testgelände. Bei den Experimenten werden 5 kg Pakete transportiert und Flüge von bis zu einer Stunde absolviert.

Große Einzelhändler wie Staples und NAPA Auto Parts haben bereits kommerzielle Vereinbarungen mit der 2011 gegründeten DDC getroffen, um Drohnenlieferungs-Kapazitäten zu entwerfen, entwickeln und anhand von Prototypen zu testen, mit denen zunächst im ländlichen Kanada gestartet werden soll, bevor die Technologie auch in einem urbanisierten Gebiet eingesetzt wird.

Einem Bericht vom April zufolge arbeitet die DDC zudem mit den Professoren Angelo Schoellig und Tim Barfoot an der University of Toronto sowie mit der Defence Research and Development Canada (DRDC) zusammen, um gemeinsam eine Vision-basierte Navigationslösung für Drohnen zu entwickeln. Neben einer besonders sicheren Navigation soll der neue Ansatz auch die Abhängigkeit von der GPS-Technologie verringern. Nach ihrer Entwicklung soll die Technologie des Autopiloten über die visuelle Sichtlinien hinaus (auto-pilot beyond visual line-of-sight, BVLOS) in das FLYTE Autopilot-System von DDC integriert werden.

Im Dezember 2017 erhält die DDC die Zulassung die Sparrow X1000, die damit die erste Drohne für Frachtlieferungen dieser Art ist, die im Rahmen des Programms ‚Transport Canada, Compliant UAS‘ zertifiziert wird. Während der jüngsten Forschungs- und Entwicklungsversuche, die unter den härtesten Umweltbedingungen im Norden Kanadas durchgeführt wurden, hatte die Drohne mit einer Nutzlastkapazität von 5 kg ein sicheres Betriebsverhalten gezeigt.

Anschließend setzt das Unternehmen den nächsten Schritt mit der wesentlich größeren Drohne Raven X1400, die eine Traglast von 12 kg und eine Reichweite von 60 km hat. Die im Januar 2018 präsentierte Neuentwicklung hat eine besondere Neuerung, die von DDC in den letzten 24 Monaten entwickelt wurde, und die den Einsatz dieser Drohnen in Zukunft auch für den innerstädtischen Bereich interessant macht – denn sie müssen nicht landen, um die Nutzlast zuzustellen.

Statt dessen werden die Pakete faktisch abgeseilt, während die Drohne in einer Höhe von 30 m schwebt (Tethered Deployment). Was natürlich stark an die Drohnen des Projektes Wing von Google erinnert, das bereits in der Jahresübersicht 2014 im August vorgestellt wurde (s.d.).

Tatsächlich gelingt es der DDC im März 2018 auf dem Griffiss International Airport in Rom, New York, eine Reihe Testflüge zu absolvieren, bei denen eine Erfolgsquote von 100 % verzeichnet wird. Der Flughafen ist einer von sieben von der US-amerikanischen FAA benannten UAS-Teststandorte, die Flüge über die Sichtlinie hinaus erlauben sowie Langstreckentestkorridore im aktiven Luftraum bieten.

Im August folgt dann die Genehmigung, die neue Lieferdrohne auch in Kanada über die visuelle Sichtlinie hinaus zu testen. Die entsprechenden Versuchsflüge beginnen umgehend in Alma, Quebec, und werden im September in den Gemeinden Moosonee und Moose Factory fortgesetzt, wo die eingesetzte Sparrow X1000 erfolgreich medizinische Hilfsgüter, Lebensmittel, Autoteile und allgemeine Pakete für ihre Kunden transportiert.

Wie im Dezember berichtet wird, soll ab dem Frühjahr 2019 – nach zwei Jahren Vorbereitung und einem erfolgreich verlaufenen Pilotversuch – die im nördlichen Ontario gelegene Moose Factory Island durch Flugdrohnen versorgt werden. Die Insel liegt im Tidefluss Moose River nahe der Mündung in die James Bay und hat etwa 2.500 Einwohner. Sie kann im Sommer per Boot und im Winter über eine Eisstraße erreicht werden. Dazwischen kommen bisher nur teure Hubschrauberflüge in Betracht.

Auf der Insel leben vor allem Angehörige des Ureinwohner-Volks der Moose Cree. Sie haben die DDC mit kommerziellen Drohnenflügen beauftragt, bei denen Dinge des täglichen Bedarfs wie Nahrungsmittel, Medikamente, Kleidung und Poststücke geliefert werden sollen. Der Vertragswert beläuft sich im ersten Jahr auf umgerechnet gut 1,6 Mio. €, wobei die Moose Cree von der kanadischen Bundesregierung finanziell unterstützt werden.

Für die DDC, die eine Genehmigung hat, unbemannte Flugdrohnen auch außerhalb Sichtweite zu betreiben und die in Zukunft noch viele weitere entlegene Siedlungen in Kanada beliefern will, ist es der erste kommerzielle Auftrag. Für den auf der Insel sowie in der am Festland gelegenen Siedlung Moosonee jeweils eine Landestation für die eingesetzten Sparrow-Drohnen eingerichtet werden. Die Distanz beträgt etwa 10 km.


Im Februar 2017 berichten die Blogs über den gemeinnützigen Verein WeRobotics berichtet, der die Robotik für humanitäre Zwecke einsetzen möchte und sich deshalb mit dem peruanischen Gesundheitsministerium und lokalen Ärzten zusammenschließt, um Feldversuche mit Drohnen durchzuführen.

WeRobotics-Drohne

WeRobotics-Drohne

Mittels diesen soll das abgelegene amazonische Dorf Pampa Hermosa, ca. 40 km entfernt von der Stadt Contamana, mit Gegengift für Schlangenbisse versorgt werden. Die Ärzte berichten hier von durchschnittlich 45 Bissen im Monat und der rechtzeitige Zugang zu Gegengift ist ein echtes Problem. Im dichten Amazonas-Regenwald ist es schwierig, Waren zu transportieren, und viele Gemeinden lassen sich oft nur mit Booten und über verschlungene Flußnetze erreichen. Bei der Strecke von Contamana nach Pampa Hermosa dauert dies bis zu sechs Stunden.

Um diese Situation zu verbessern, nutzt das Team eine 3.000 $ teure Starrflügler-Drohne, die für den Transport von Fracht umgebaut wurde. Die leichte Drohne aus einen Schaumstoffkörper startet von Contamana aus, folgt ihrer programmierten Flugbahn und landet 35 Minuten später auf einem Fußballplatz in Pampa Hermosa, um den lokalen Ärzte das Gegengift zu liefern. Diese führen die simulierte Behandlung eines Schlangenbißopfers durch und benutzen die Drohne anschließend, um Blutproben nach Contamana zu schicken und eine schnellere Diagnose zu bekommen.

Nach den ersten erfolgreichen Feldversuchen wird WeRobotics die Arbeit in Peru fortsetzen und weitere Lieferungen durchführen, bei denen die Reichweite auf über 100 km erhöht werden soll.


Im gleichen Monat ist zu erfahren, daß nun auch Kenia seinem Nachbarland Ruanda – über das ich in der Jahresübersicht 2015 berichtet habe (s.d.) – gefolgt ist und als zweiter afrikanischer Staat seinen Himmel für kommerzielle Drohnen geöffnet hat. Der kenianischen Tageszeitung Daily Nation zufolge warten bereits mehr als 1.000 Bewerber auf die Genehmigung der Luftfahrtbehörde, um Drohnen-basierte Operationen zu starten, darunter Filmaufnahmen, Hilfsdienste, Überwachungs- und Kurierdienste.

Ein Bereich, der von den neuen Regelungen profitieren könnte, ist der Naturschutz, zu dem auch das Team der Oj Pejeta Conservancy gehört, das ebenfalls in der Übersicht von 2015 vorgestellt wurde. Das erfolgreiche Anti-Wilderer-Drohnenprojekt, bei dem gefährdete Nashörner geschützt wurden, ist damals nämlich wegen Sicherheitsbedenken eingestellt worden.

Nach den neuen Regeln müssen die Operateure zwar ausgebildete Piloten sein und eine Sicherheitsgenehmigung vom Verteidigungsministerium besitzen, aber sie sind eine deutliche Abkehr von früheren kenianischen Gesetzen, die den Drohnenflug außerhalb de Nutzung durch das Militär extrem einschränkt hatten.


Ebenfalls im Februar erscheint in den Blogs der Teaser für einen Scifi-Kurzfilm namens Skywatch, für den auf Kickstarter nach Fundraising in Höhe von 35.000 $ gesucht wird. Der Film spielt mit der Idee, was passieren würde, wenn Drohnen wirklich für den Versand von Gegenständen im ganzen Land eingesetzt werden würden – und kommt zu der Antwort, daß ein böser Konzern versuchen wird, dich zu töten.

Skywatch handelt von zwei Hackern, die eine massive Firmenverschwörung aufdecken, während sie mit einigen Lieferdrohnen herumhantieren. Die Idee dazu hatte Regisseur Colin Levy bereits im Jahr 2013 entwickelt, als Drohnen erstmals als mögliches Liefersystem angepriesen wurden. Tatsächlich bringen 490 Unterstützer sogar 52.928 $ zusammen, um das Projekt zu verwirklichen. Bis Mitte 2018 ist über eine Umsetzung aber noch nichts bekannt geworden.

Panther

Panther


Eine Drohne namens Panther, die im März 2017 in den Blogs vorgestellt wird, wirkt auf den ersten Blick eher wie ein 1.-April-Streich. Im Gegensatz zu anderen Lieferdrohnen kann der kleine Luft/Boden-Roboter der 2007 gegründeten und im kalifornischen Torrance beheimateten Firma Advanced Tactics Inc. (AT) auf dem Hof oder der Straße landen, bleibt dann jedoch nicht stehen, sondern fährt mit dem Paket in der Hand – oder vielmehr in der Roboterkralle – bis vor die Haustür, um eine echte und sichere Tür-zu-Tür-Lieferung durchzuführen, ohne daß sich die Rotoren drehen.

Die 20 kg schwere Drohne, die den Senkrechtstart mit den Eigenschaften eines Geländefahrzeugs kombiniert, ist 112 cm lang und 34 cm breit und kann eine Nutzlast von bis zu 6,8 kg tragen. Im Flug hat sie eine Spannweite von fast 110 cm, die sich im Fahrmodus auf 74 cm einzieht.

Um die Funktionalität, das Kontrollniveau und den Kundendienst, den der Bediener bei einer Lieferung hat, individuell anzupassen, kann der Panther auch mit Kameras, Roboterarmen, Lautsprechern, Videobildschirmen und Unterschriftenpads ausgestattet werden. AT stellt sich auch Fahreigenschaften vor, die es der Hybriddrohne ermöglichen, bei Bedarf über die Vordertür einer Einrichtung hinaus zu navigieren und sogar den richtigen Teil eines Lagers zu erreichen.

Die Firma hat bereits eine Reihe von unbemannten und Roboterfahrzeugen für das US-Militär entwickelt, und der Panther ist im Wesentlichen eine unbemannte Miniaturversion des AT Black Knight Transformer, einer brennstoffbetriebenen VTOL-Maschine, die eine Kreuzung zwischen einem Jeep, einem Hubschrauber und einer Drohne ist.

AT nimmt bereits Aufträge für die ersten 200 Drohnen zu einem Einführungspreis von 2.495 $ an, allerdings kostet ein benötigtes Boden- und Batteriepaket zusätzliche 1.199 $. Die Auslieferung soll Mitte des Jahres beginnen. Dem Stand von Mitte 2018 werden drei Konfigurationen angeboten, wobei die oben beschriebene Version nun komplett für 3.195 $ zu haben ist.

Airbus-Oktokopter

Airbus-Oktokopter


Die Post von Singapur (SingPost), die Anfang Oktober 2015 ihren ersten erfolgreichen Versuch durchgeführt hatte, eine Paketlieferung über Drohnen abzuwickeln (s.d.), meldet im April 2017, daß sie mit der Firma Airbus Helicopters Inc. eine Vereinbarung über die Durchführung gemeinsamer Forschungen, Studien und weiterer Versuche zur Drohnenlieferung getroffen habe. Die Vereinbarung macht SingPost zu einem Partner im Rahmen des Paketzustellungsprojekts Skyways von Airbus Helicopters und der Civil Aviation Authority von Singapur (CAAS), bei dem der sichere Einsatz von unbemannten Fluggeräten bzw. Drohnen zur Paketzustellung in städtischen Umgebungen entwickelt wird.

Anfang 2018 soll an der National University of Singapore (NUS) eine Studie durchgeführt, bei der autonome Drohnen vordefinierte Routen fliegen und Pakete von weniger als 4 kg an Schließfächern auf dem Campus ablegen. Während Airbus die Drohnen-Hardware für den Test liefert, wird SingPost die logistische Unterstützung bereitstellen. Der abgebildete Oktokopter ist die Hauptdrohne, die in der Anfangsphase verwendet werden soll.

Während der Singapore Air Show im Februar 2018 lädt die für das Projekt verantwortliche Airbus Helicopters Southeast Asia die Medien ein, der ersten Demonstration des neuen öffentlichen Paketdrohnendienstes beizuwohnen, der im Juli den kommerziellen Testbetrieb aufnehmen wird. Das Projekt wird dabei auch von der Regierung Singapurs unterstützt.

Bei den Tests beträgt die maximale Reichweite des Oktokopters Airbus Skyways zwischen den Stationen etwa 1 km. Das System ist jedoch so ausgelegt, daß es auf einer Strecke Entfernungen von bis zu 3,5 km zurücklegen kann, so daß die Gesamtreichweite ‚hin und zurück‘ 7 km beträgt. An der Entwicklung der Batterietechnologie wird allerdings noch gearbeitet.

Im Juni gehen Airbus und die Firma Wilhelmsen Ships Service eine strategische Partnerschaft ein, um die Entwicklung eines End-to-End-Dienstes für die sichere Zustellung von Paketen mit einem unbemannten Flugzeugsystem in der Schiffahrtsindustrie voranzutreiben. Das Projekt der Lieferung von Gütern an Schiffe vor Anker gilt als zweite Versuchsphase des Skyways-Systems, das neben den Drohnen  mit einer Nutzlastkapazität von bis zu 4 kg auch die Bodenkontrollstationen, Flugnavigationssysteme sowie Betriebs- und Wartungsverfahren umfaßt.

Airbus Skyways 2019

Airbus Skyways
(2019)

Der erste zweiwöchige Pilotversuch soll im dritten Quartal 2018 beginnen und Pakete an Schiffe liefern, die vor der Küste Singapurs – einem der verkehrsreichsten Häfen der Welt – vor Anker liegen. Um die Lieferungen zu erleichtern, werden am Pier Kommando- und Lieferzentren eingerichtet, die zunächst eine Reichweite von bis zu 3 km von der Küste aus haben. Eine zweite Auslieferungsstation wird im November auf einer Freifläche in der Marina Süd positioniert, um die Reichweite der Lieferungen auf weiter entfernt verankerte Schiffe auszuweiten.

Für Wilhelmsen paßt die Drohnenlieferung perfekt. Als Teil der Standard-Versorgungsdienste organisiert das Unternehmen die Lieferungen von wichtigen Ersatzteilen, medizinischer Versorgung und Bargeld, die täglich auf der ganzen Welt per Barkasse bewältigt werden müssen. Die Lieferung per Drohne im Rahmen des Agency by Air Projekts ist hingegen um bis zu 90 % kostengünstiger, bis zu sechsmal schneller und zudem noch sicherer für alle Beteiligten.

Es dauert dann allerdings doch bis zum März 2019, bis der Jungfernflug von Land zu Schiff erfolgt, bei dem die Drohne dem 1,5 km von der Küste entfernten Ankerziehschlepper M/V Pacific Centurion von Swire Pacific Offshore 1,5 kg 3D-gedruckte Verbrauchsmaterialien liefert. Nach der sicheren Landung auf dem Schiffsdeck und der Übergabe der Fracht an den Schiffsführer kehrt das unbemannte Fluggerät zu seiner Basis zurück, wobei der gesamte Flug innerhalb von zehn Minuten stattfindet.

Laut Airbus ist dies das erste mal, daß die autonome Drohnentechnologie unter realen Hafenbedingungen entlang vorher festgelegter ‚Luftkorridore‘ eingesetzt wird, um eine Vielzahl kleiner, zeitkritischer maritimer Güter an Schiffe zu liefern.

Airbus A-180 Drohne Grafik

Airbus A-180 Drohne
(Grafik)


Von der bestehenden Airbus-Flugzeugfamilie inspiriert, stellt der iranische Industriedesigner Reza Salianeh, ein Absolvent der Azad University in Teheran, im Mai 2017 das Konzept einer Drohne vor, bei der es – im Unterschied zu den großen Vorbildern – nicht um die Beförderung von Menschen geht es als vielmehr darum, ihnen in Notfällen zu helfen. Bislang handelt es sich allerdings nur um eine ansprechende graphische Umsetzung.

Die projektierte, spezielle Lieferdrohne Airbus A-180 mit einer Spannweite von 2,13 m und einer Länge von 1,67 m kann als Starrflügler fliegen sowie vertikal oder horizontal starten und landen, wofür drei Doppelmotoren verwendet werden – einer für den Vorwärtsschub und zwei für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung in den Tragflächen. Die Richtungsänderung ist mit der Drehung dieser beiden Rotoren in entgegengesetzter Richtung möglich.

Die Konstruktion ist sicher und kann daher für die Lieferung einer Hilfsgüter-Nutzlast auch in Gefahrenbereiche hineinfliegen. Um die geplanten 194 km/h zu erreichen, hat die Drohne einen glatten, integrierten und aerodynamischen Körper. Nach der Ankunft gibt sie eine Frachtkapsel frei, die fast alles, von Medizin und Gegengift bis zu Blut und sogar Organen transportieren kann. Die Frachtkapsel hat die Fähigkeit, eine bestimmte kühle oder warme Temperatur zu halten, und ihre Kappe hat eine Vakuumversiegelung, um die Ladung zu schützen.


Ebenfalls im Mai 2017 gibt der chinesische Konzern JD.com, mit nahezu 240 Mio. Kunden einer der größten Online-Händler des Landes, Pläne für den Bau des größten Drohnen-Logistik-Netzwerk- und F&E-Campus in China. Bisher sind Lieferdrohnen vor allem für Transporte auf der sogenannten letzten Meile geplant, um beispielsweise ein Paket aus einem zentralen Lager direkt zum Endkunden bringen. Dabei müssen in der Regel keine größeren Lasten transportiert werden.

JD.com will nun allerdings noch einen Schritt weiter gehen und in der Provinz Shanxi ein Netzwerk für Drohnentransporte aufbauen, bei dem zukünftig dann nicht nur einzelne Bestellungen per Luftpost abgewickelt werden, sondern z.B. auch der Transport von Agrarprodukten in die Städte. Da hierbei ganz andere Lasten transportiert werden müssen, hat das Unternehmen angekündigt, eine Drohne präsentieren zu wollen, die mehr als eine Tonne über Distanzen von über 300 km transportieren kann. Es ist allerdings fraglich, ob eine solche Drohne dann auch elektrisch angetrieben sein wird.


Im Mai 2017 gelingt es einer HQ-40-Drohne der Firma Latitude Engineering LLC aus Tucson, Arizona, einen neuen Enfernungs-Weltrekord aufzustellen. Über das eigesetzte Hybrid Quadrotor UAV hatte ich bereits ausführlich in der Jahresübersicht 2013 gesprochen (s.d.).

Der Flug der Drohne, der vom Nevada Institute for Autonomous Systems (NIAS) initiiert wird, bringt ein Paket von 1,8 kg Gewicht mit einem pneumatisches Bauteil über eine Strecke von 156 km aus Zentral-Texas nach Austin. Die Drohne ist dabei aber nicht automatisiert unterwegs, sondern wird durch eine Mobilfunkverbindunge über das National Airspace System (NAS) gesteuert.


Im gleichen Monat berichten die Fachblogs über eine Patentanmeldung von IBM, um Waren zukünftig per Drohne über sehr viel längere Distanzen als bisher auszuliefern: Eine Kette an Drohnen, welche die Ware jeweils wie einen Staffelstab weiterreichen, ähnlich dem Pony-Expreß im damaligen Wilden Westen (US-Nr. 9.561.852, angemeldet 2016). Die Übergaben in die Luft sollen zudem verhindern, daß Pakete entwendet werden.

Eine der Vorstellungen dabei lautet, daß ein Lagerhaus den bestellten Artikel mit einer Drohne an den Kunden versendet, während dieser seine eigene Drohne losschickt, um das UAV des Versenders in der Luft irgendwo zwischen den beiden Orten abzufangen. Beide Drohnen operieren dabei autonom unter der Kontrolle eines per Satellitensignal Cloud-verbundenen Computersystems.

Technisch umreißt das Patent ein System, bei dem Drohnen eine bewegliche Führungsplatte an ihren Bäuchen aufweisen, wo das Paket am Ende eines versenkbaren, mit einer elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung versehenen Stange an Ort und Stelle gehalten wird. Auf der Oberseite gibt es auf einem Drehpunkt einen Arm mit einem Andockmechanismus am Ende.

Treffen sich die Drohnen, strecken beide ihre oberen Arme aus, die sich magnetisch verbinden und verriegeln, während die Drohne des Versenders das Paket an der Stange absenkt. Auf der Drohne des Versenders ist das Paket mit einem Halteband mit einem Ring verbunden, der sich entlang der verbundenen Arme der Drohnen bewegen kann. Nun kippen die beiden angedockten Fluggeräte synchron, und der Ring rutscht den Arm der Versenderdrohne zum Empfänger hinab und nimmt das daran hängende Paket mit.

Nachdem der Ring an der Empfänger-Drohne befestigt ist, wird das Paket unter diese geschwenkt, wo ihr Stab nach unten gleitet, um das Paket elektromagnetisch zu sichern, bevor es heraufgezogen und befestigt wird. Geht alles gut, trennen sich dann die beiden Drohnen und kehren zu ihren Startpunkten zurück. Langfristig angedacht ist zudem, die künstliche Intelligenz von IBMs Watson zu nutzen, um stets die effizienteste Route zu finden. Bisher gibt es das Konzept allerdings nur auf dem Papier, Testflüge in der Praxis haben noch nicht stattgefunden.


Im Juni 2017 veröffentlichen die Forscher Anne Goodchild und Jordan Toy von der University of Washington eine Untersuchung darüber, welche Auswirkungen es hätte, wenn Drohnen den Lieferverkehr auf dem Boden teilweise ersetzen. In einer Simulation mit verschiedenen Szenarios hatten sie den sogenannten CO2-Fußabdruck von LKW denen von Drohnen gegenübergestellt.

Nach den Ergebnissen verringern die Drohnen CO2-Emissionen beträchtlich, allerdings nur, wenn sie kurze Strecken zurücklegen oder leichte Ladungen transportieren. Verlängert sich jedoch die Lieferstrecke und/oder erhöht sich das Gewicht der Ladung, erweisen sich die LKW als CO2-effizienter. Ihr großer Vorteil gegenüber Drohnen ist, daß sie größere Mengen Ladung auf einmal über lange Entfernungen transportieren können.

In den Kommentaren wird darauf hingewiesen, daß die Untersuchung keine Szenarien in Betracht zog, in denen die Drohnen mit Lieferwagen oder einer anderen mobilen Basis kombiniert werden. Langfristig dürfte jedoch gerade dieses Modell zu den besten Lösungen gehören. Neben den weiter oben beschriebenen Varianten zählt auch die nachfolgende dazu.

ELI

ELI


Im Juli 2017 wird bekannt, daß die Technischen Universität (TU) Graz und die österreichische Post AG in der steirischen Bergwelt seit einigen Monaten eine Paket-Drohne als Alternative zur traditionellen Paketzustellung testen.

Bei den nun beendeten Projekt HEIDI sind rund 1.000 Testflüge durchgeführt worden, die in 99 % der Fälle ohne größere Probleme erfolgten. Startpunkt der Drohnenflüge war das elektrobetriebene Nutzfahrzeug Eli von SFL technologies, das als erstes österreichisches Elektrofahrzeug Ende 2016 die europäische Straßenzulassung erhalten hatte. Schon damals hatte der Entwickler, die Stallhofener Firma SFL Technologies, demonstriert, wie eine Drohne von dem Fahrzeug abhebt, ein Paket ausliefert und dann autonom zurückfliegt und auf dem fahrenden Transporter landet.

Das bei dem aktuellen Projekt genutzte Fahrzeug ist mit einer Plattform ausgestattet, die das Starten und Wiederaufladen der Drohne nach ihrem maximal halbstündigen Flug ermöglicht. Ihr Ziel – beispielsweise einen entlegenen Bergbauernhof – mußte die Drohne selbständig ansteuern, dort eine speziell codierte Matte am Boden erkennen und punktgenau darauf landen, um ihr Paket abzulegen. Anschließend hatte sie zu ihrem ELI-Fahrzeug zurückzufliegen, um für den nächsten Start bestückt zu werden. Die eingesetzten Geräte können allerdings nur bis zu 0,5 kg tragen.

Obwohl die technische Umsetzung hervorragend funktioniert hat, wie die Partner betonen, sei das Ganze aber noch nicht rentabel. Man wolle dennoch am Thema dranbleiben. In der Zwischenzeit soll im Herbst ein autonomes elektrisches Zustellfahrzeug in der Grazer Fußgängerzone erprobt werden. Berichten vom April 2018 zufolge arbeitet das Team am Institut für Maschinelles Sehen und Darstellen der TU Graz um Friedrich Fraundorfer noch immer intensiv an der Bildauswertungssoftware für den heiklen Landeprozeß der Drohne.


Ebenfalls im Juli 2017 wird in Estland am Strand des Sees der Stadt Viljandi von dem Logistik-Startup Cleveron zwei Wochen lang ein Demodienst angeboten, bei dem eine SMS-Bestellung reicht, um in weniger als fünf Minuten per Drohne ein kaltes Getränk geliefert zu bekommen.

Nachdem der Kunde seine Bestellung per Text aufgegeben hat, wird ein Quadrokopter in einem Depot auf der anderen Seite des Sees mit der entsprechenden Flasche beladen.

Das Fluggerät fliegt über den 450 m breiten See dann zu einer speziellen Struktur am Strand, die als CleverNest bezeichnet wird, und läßt die Flasche aus einer Höhe von 2 m hineinfallen. Anschließend holt der Kunde das Getränk über eine Luke aus dem CleverNest. Es ist nicht klar, ob die Drohne autonom fliegt oder ob sie ferngesteuert wird.


In einer ganz anderen Dimension soll sich die Pacific Drone Challenge abspielen, über die Mitte 2017 erstmals berichtet wird. Bei diesem Wettbewerb, der für jedermann offen ist und keine Frist hat, muß die etwa 7.500 km lange Strecke zwischen dem Sendai UAV Testgelände in Nordwest-Japan bis zum Moffett Field in Sunnyvale, Kalifornien, von einem unbemannten Fluggerät mit einer schweren Nutzlast (> 900 kg) zurückgelegt werden – ohne unterwegs betankt zu werden und ohne Unterbrechung. Dabei sind Ballone, Luftschiffe oder gefesselte Fluggeräte jeglicher Art, ebenso wie Raketen oder Raumfahrzeuge nicht erlaubt.

Bislang haben sich allerdings erst zwei Teams angemeldet, die beide auch Sponsoren der Veranstaltung sind. Eines davon ist das Team der erst 2016 von Ed De Reyes und Oliver Garrow gegründeten Firma Sabrewing Aircraft Co. mit Hauptsitz in Camarillo, Kalifornien, welche seit mehreren Jahren im firmeneigenen Dragonworks Lab an einer unbemannten Schwerlast-Starrflügler-Drohne mit vier Rotoren arbeitet.

Diese soll von einer normalen Landebahn aus starten und bei jedem Wetter in mittlerer Höhe bis zu 1.500 Seemeilen weit fliegen sowie mit 2 Tonnen Fracht senkrecht starten und landen können. Über die genutzte Antriebstechnik der Wyvern und Rhaegal genannten Modelle ist bislang nichts näheres zu erfahren.

Draco-2 Grafik

Draco-2 (Grafik)

Der für den Wettbewerb geplante Draco-2 wird als Demonstrationsflugzeug in 65 %-iger Größe der kommerziell gedachten Drohnen entwickelt, um in Höhen von bis zu 6.700 m nonstop und unbetankt 8.800 km (andere Quellen: 9.200 km) weit zu fliegen. Das Fluggerät soll mit 24 Elektromotoren ausgestattet werden, und das Unternehmen erwartet, daß die Reise über den Pazifik 45 – 50 Stunden dauern wird. Die praktischen Tests werden voraussichtlich im Mai 2018 beginnen.

Die für Frachteinsätze gedachte Maschine in Originalgröße – etwa von Größe der Cessna-208 Caravan – wird in der Lage sein, über eine ähnliche Entfernung zu fliegen, dabei aber eine größere Nutzlast zu tragen.

Sabrewing wird von mehreren namhaften Unternehmen im Bereich autonomer Luftfahrzeuge technisch gesponsert – darunter Unternehmen wie Yuneec, FLIR, Cobham Satellite und Inmarsat, um nur einige zu nennen. Die Firma sucht aber noch finanzielle Hilfe für den Wettbewerb. Ende Januar 2018 gibt Sabrewing bekannt, daß sie mit knapp 1 Mio. $ etwa 140 % des Ziels ihres Start-Finanzierungsrunde erreicht hat, wobei die Mittel von The Drone Fund als Hauptinvestor, von Integro LTD und von zwei anderen Investoren aufgebracht wurden.

Nun wird Sabrewing die Designphase des Draco-2 abschließen und die eingeworbenen Gelder für die Fertigstellung einiger einiger Windkanalmodelle im Maßstab 1:4 zum Testen des endgültigen Designs und für den Bau des Demonstrators verwendet, der dann innerhalb des Pan Pacific UAV Test Range Complex mit Standorten in Alaska, Oregon und Hawaii getestet werden soll.

Besonders interessant ist, daß einer der Hauptinvestoren ein Herr Kazunori Saito ist – denn dieser ist der kaufmännische Geschäftsführer des japanischen Drohnen-Start-Up iRobotics, das von den neuen Technologien, die Sabrewing entwickelt und auf den Markt bringt, begeistert ist.

iRobotics-Konzept Grafik

iRobotics-Konzept
(Grafik)

Dies erklärt sich, sobald man weißt, daß das zweite Team, das sich an der Pacific Drone Challenge beteiligt, von eben dieser Firma iRobotics Inc. aus Shinjuku stammt, das – ebenfalls im Jahr 2016 – als Treffen einer kleinen Gruppe japanischer Technologie- und Drohnenexperten begann. Dieses Team hofft, schon bis Ende 2018 als Sieger des Rennens hervorgehen zu können.

Den Japanern zufolge können die meisten Drohnen in zwei Kategorien unterteilt werden, kleine, wie Lieferdrohnen und die Arten, die für Spaß, Fotografie und Drohnensportarten verwendet werden, und riesige wie die von Airbus oder Facebook, die hauptsächlich als Kommunikationsinfrastruktur mit Satelliten konkurrieren wollen.

Das Drohnenkonzept von iRobotics ist mit einer rund 2 m breiten Drohne, die etwa 3 – 5 km weit fliegt und etwa 100.000 $ kosten soll, in vielerlei Hinsicht zwischen den beiden Extremen angesiedelt. Genaue Details werden nicht bekannt geben, aber zumindest das Thema Batterieleistung soll in naher Zukunft von einem japanischen Unternehmen gelöst werden, mit dem die Firma zusammenarbeitet.

iRobotics hofft allerdings, daß sich auch Giganten wie Boeing, Airbus, Google und viele andere dieser Herausforderung stellen werden – denn je mehr teilnehmen, desto bekannter und medienwirksamer wir das Ganze. Schließlich gibt es kein Preisgeld, sondern die Teams und ihre Sponsoren „tun es aus historischen Gründen“, wie es auf der Website der Pacific Drone Challenge heißt.

Zwar behautet das Unternehmen, daß es seit 2002 mehrere UAVs entworfen und gebaut habe, doch erst im September 2018 kann es tatsächlich ein voll funktionsfähiges Modell im Maßstab 1:8 für Windkanal- und Flugtests vorweisen, womit es dem aktuellen Ziel eines Flugtests im großen Maßstab Mitte 2019 zumindest einen Schritt näher ist.


Nicht so ansprechend ist dagegen eine Meldung vom September 2017 in Verbindung mit der Anfang 2018 erfolgenden Legalisierung von Marihuana in Amerikas bevölkerungsreichstem Bundesstaat Kalifornien. Demnach habe das dortige Bureau of Cannabis Control Notstandsbestimmungen für Marihuana-Geschäfte veröffentlicht, denen zufolge, Cannabis nur „innerhalb von geschlossenen Nutzfahrzeugen oder Anhängern transportiert“ werden darf, nicht jedoch „mit Flugzeugen, Wasserfahrzeugen, per Schienentransport, Drohnen, Muskelkraft-Fahrzeugen oder durch unbemannte Fahrzeuge.“

Damit werden Cannabis-Unternehmer erst einmal nicht in der Lage sein, Fahrradkuriere loszuschicken oder Drohnenlieferdienste anzubieten – was für einige Kunden sicherlich sehr enttäuschend ist.

Gitterwerk-Drohne des EPFL

Gitterwerk-Drohne
des EPFL


Ebenfalls im September 2017 stellen Forscher um Przemyslaw Kornatowski an der Schweizer ETH Lausanne (EPFL) den Prototyp einer besonders modifizierten Drohne vor, die speziell für die kommerzielle Lieferung von kleinen und empfindlichen Gütern bis zu einem Gewicht von 0,5 kg und über eine Distanz von 2 km entwickelt wurde.

Dank eines faltbaren Schutzgitters kann der Empfänger die Origami-inspirierte Drohne einfach aus der Luft greifen, ohne sich an den Propellern zu verletzen. Diese sitzen im Inneren des Gitterwerks und stoppen automatisch, sobald es geöffnet wird. Damit läßt sich das in der Mitte des Geräts aufgehängte Paket entladen, ohne daß die Drohne extra landen muß, was ein Vorteil ist, wenn die Lieferung beispielsweise am Fenster eines Gebäudes erfolgen soll.

Das sphärische Kohlenstoffaser-Gerüst bewahrt zudem sowohl das Päckchen als auch die Drohne selbst vor Schäden, falls es zu einem Absturz oder einer Kollision kommen sollte. Außerdem erlaubt der zusammenklappbare Käfig, das Volumen der Drohne um 92 % zu reduzieren, wodurch sie sich platzsparend transportieren und lagern läßt. Auf dem EPFL-Campus sind bereits über 150 Testflüge absolviert worden, wobei als nächstes ansteht, die Objekterkennung zu verbessern, die Autonomie der Drohne auszubauen und ihre Ladekapazität zu steigern.


Im Oktober wird in den Blogs ein Konzept der britischen Produktdesign- und Entwicklungsfirma Cambridge Consultants vorgestellt, bei dem Drohnen Personen und nicht nur Adressen beliefern.

DelivAir soll die über eine Smartphone-App anforderte Lieferung Pakete direkt zu dem Kunden bringen, wo auch immer er sich befindet. Mögliche Szenarien sind ein Wanderer sein, der eine Erste-Hilfe-Ausrüstung benötigt, ein gestrandeter Radfahrer, der einen Ersatzschlauch benötigt, oder auch eine entfernte Person, die lebensrettende Geräte wie einen Epinephrin-Autoinjektor (EpiPen) oder einen Defibrillator benötigt.

In einem Geschäft, Depot oder an einem anderen Ort würde das benötigte Objekt auf eine Drohne geladen werden, die dann autonom zu den GPS-Koordinaten des Kunden-Smartphones fliegt. Dieser kann mit der App wiederum die GPS-Koordinaten der Drohne in Echtzeit überprüfen, um zu sehen, wie nahe sie ihm ist. Kommt sie in Sicht, wird der Blitz des Smartphones auf sie gerichtet, der ein kodiertes Muster von Lichtimpulsen aussendet, das für diese Lieferung einzigartig ist.

Dies würde zwei Zwecken dienen. Erstens würde es der Drohne ermöglichen, den Kunden visuell zu erfassen, indem eine präzise optische Verfolgung und ein 3D-Bildgebungs-/Entfernungs-Meßsystem verwendet werden. Zweitens würde es bestätigen, daß es sich tatsächlich um den beabsichtigten Empfänger handelt. Bei diesem Konzept begegnet uns auch die Methode wieder, daß die Drohne bei Erreichen des Kunden sicher über diesem schwebt und das Paket an einer 30 m langen Schnur absenkt.

SKYF

SKYF


Im November folgt die Vorstellung einer Hybrid-Drohne namens SKYF, die Benzinmotoren für den Auftrieb und Elektromotoren zur Steuerung und Stabilisierung nutzt. Das Resultat ist ein klobiger, aber immerhin bezahlbarer Schwerlast-Multirotor, der eine Reichweite von bis zu 350 km hat, bis zu 400 kg Nutzlast tragen und bis zu acht Stunden fliegen kann. Die Einsatzbereiche reichen vom präzisen, automatisierten Pflanzenschutz bis hin zu Brandbekämpfungs- und Ladearbeiten, wo Fahrzeuge nicht hinkommen.

Die SKYF der russischen Firma ARDN Technology wird hier aufgeführt, da sie einen wesentlichen Aspekt der gesamten Entwicklung klar zum Ausdruck bringt: Multirotor-Fluggeräte müssen in der Lage sein, in schneller Folge viele Motorgeschwindigkeits-Änderungen zu machen, um in der Luft stabil zu bleiben.

Benzinmotoren können zwar Kraft, Ausdauer und schnelle Betankung liefern, sind jedoch langsam in der Reaktion und komplex zu managen, da sie abhängig von ihrer Geschwindigkeit unterschiedliche Leistungen liefern. Deshalb sind Multirotor-Drohnen auch nie wirklich ‚abgehoben‘, bis sich günstige Lithium-Batterien verbreitet haben, die das augenblickliche Drehmoment von Elektromotoren verfügbar machten.

Das Hybrid-Antriebssystem besteht aus einem Benzinmotor, um die zwei 280 cm großen Hauptpropeller anzutreiben, sowie vier Sätzen koaxialer Doppelpropeller mit kleinen Elektromotoren an den Ecken des 520 x 220 cm großen Kastenrahmens, um zu stabilisieren und zu lenken. Dies macht die Multirotor-Plattform insbesondere als Brückentechnologie interessant. Denn durch die Trennung von Auftrieb und Steuerung können die Vorteile beider Motor-Arten zum Tragen kommen.

SKYF 2018

SKYF
(2018)

Zudem ist diese Jumbo-Drohnen viel einfacher, billiger und auch leichter zu fliegen als ein Hubschrauber. Laut ARDN betragen die Betriebskosten des SKYF ungefähr 150 $ pro Stunde, was eine Größenordnung weniger ist als ein Hubschrauber. Auch kann die Drohne so klein zusammengeklappt werden, daß zwei davon in einen 20-Fuß-Frachtcontainer passen. Die operationelle Obergrenze liegt bei 10.000 Fuß, und der autonome Flugregler arbeitet mit einer Genauigkeit von etwa 30 cm. Die ersten voll autonomen Testflüge erfolgen im 4. Quartal 2017.

Im Dezember 2018 wird von Demonstrationsflügen in Tatarstan, Russland, berichtet, bei denen der SKYF einen Guinness-Weltrekord beansprucht, auch wenn er nicht ganz die ursprünglich versprochene Leistung erbringt.

In Tatarstan läßt das Team die Drohne mit einer Nutzlast von 100 kg abheben und über eine Entfernung von 100 m tragen, womit der Weltrekord der Universität Oslo aus dem Jahr 2016 übertroffen wird, bei dem ein ferngesteuerten Multikopter eine Nutzlast von 64 kg gehoben hatte.

Die ARDN Technology plant nun, im nächsten Jahr die ersten fünf Skyf-Drohnen als Sprühflugzeuge in den Himmel über Tatarstan zu bringen. Bis 2020 sollen sogar 100 Exemplare davon hergestellt werden.

AT200

AT200


Zum Vergleich sei hier noch die erste chinesische Frachtdrohne von Format erwähnt, die im Oktober 2017 in Pucheng, Provinz Shaanxi, erfolgreich ihren 26-minütigen Erstflug absolviert – auch wenn sie mit Kerosin fliegt.

Das unbemannte Fluggerät namens AT200 basiert auf dem Mehrzweckflugzeug PAC P-750 XSTOL des neuseeländischen Herstellers Pacific Aerospace, einem robusten Tiefdecker, der durch eine Propellerturbine von Pratt & Whitney angetrieben wird und optional eine Frachtbox unter dem Rumpf besitzt, um die Transportkapazität zu erhöhen.

Das von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zusammen mit dem Institut für Thermophysik in Shaanxi zu einer unbemannten Drohe umgebaute Flugzeug verfügt über eine Frachtkapazität von 1,5 Tonnen und kommt mit weniger als 200 m Start- und Landebahnlänge aus.

Die AT200 ist das bislang größte frachttragende autonome Fluggerät Chinas und soll schon in Kürze zur Versorgung der Bevölkerung in abgelegenen Gebirgsregionen und auf Inseln zum Einsatz kommen. 


Weitere, nicht ganz so große Hybrid-Drohnen werden übrigens auf der Commercial UAV Expo im November 2019 gezeigt. Die Firma BAAM.Tech präsentiert mit der 25.000 $ teuren Genysys ein Fluggerät, die mit einer Nutzlast von 6 kg vier Stunden lang in der Luft bleibt. Der Benzinmotor lädt eine elektrische Batterie, die sechs Propeller antreibt, die jeweils an abnehmbaren Armen befestigt sind.

Daneben wird auch eine vollelektrische  VTOL-Starrflügeldrohne gezeigt, die senkrecht abhebt, woraufhin die beiden Rotoren an den Flügeln innerhalb von etwa 10 Sekunden nach vorne schwenken und die Elipse vorwärts treiben. Die Kameras tragende Drohne kostet 4.000 $ und ist so ausgelegt, daß sie mit einer Akkuladung eine Flugzeit von bis zu 80 Minuten hat.

 

Weiter mit den Elektro- und Solarfluggeräten...