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allTEIL C

Elektro- und Solarfluggeräte

2019 (C)


Neue Einsatzbereiche


Ein zuvor noch nicht dokumentierter Drohnen-Einsatz ist die Bekämpfung der von Menschen eingeschleppten Ratten auf den Galapagos-Inseln, da die Nager seltene einheimische Arten wie die nachtaktive Gabelschwanzmöwe und die Fregattvögel bedrohen.

Als Teil eines umfassenden Programms gegen die Tiere lassen die ecuadorianischen Behörden im Januar 2019 auf der Seymour-Norte-Insel und der Mosquera-Insel Drohnen aufsteigen und Giftköder abwerfen. Im Visier der Verwaltung des Nationalparks stehen die Hausratte und die Wanderratte, die sich während der vergangenen Jahre stark ausgebreitet haben.

Der Organisation Island Conservation zufolge, die das Programm unterstützt, ermöglicht es der Einsatz von Drohnen, insbesondere auf kleinen und mittelgroßen Inseln präziser gegen die Ratten vorzugehen. Zudem sei die Rattenbekämpfung aus der Luft kostengünstig. Insgesamt werden bis Ende des Monats rund 3.000 Kilo Giftköder verteilt, aus der Luft sowie durch Parkmitarbeiter auf dem Boden. Der Erfolg der Maßnahmen soll zwei Jahre lang kontrolliert werden.


Hierzu paßt eine Meldung vom August über den Wüstenschildkrötenforscher Tim Shields, der in der Mojave-Wüste versucht, das Überleben der bedrohten Tiere zu sichern. Deren größter Feind sind Raben, die es lieben, sich an Babyschildkröten gütlich zu tun, deren Panzer zu weich ist, um ihnen Schutz vor den harten Schnäbeln der Vögel zu bieten.

Shields konzentriert sich deshalb auf die Frage, wie die Rabenpopulationen in der gesamten Mojave-Wüste reduziert werden können, damit die Wüstenschildkröten das Fortpflanzungsalter erreichen und überleben können. Den Pacific Flyway von Washington nach Kalifornien entlang fliegen schätzungsweise eine Million Raben, und die jährliche Audubon-Vogelzählung zeigt, daß ihre Zahl in der Mojave in den letzten 40 Jahren geschätzt um 700 % zugenommen hat, während  die Population der Schildkröten in weitaus schlechterer Verfassung ist.

Shields begann 2016 mit dem Fish and Wildlife Service zusammenzuarbeiten, um die Wüstenschildkröte zu schützen, die 1990 im Rahmen des Endangered Species Act unter Schutz gestellt worden war. Um den Raubzug der Raben an den Wüstenschildkröten zu stoppen, tüftelt seine Firma Hardshell Labs Hightech-Lösungen aus, von denen sich Drohnen als die erfolgreichsten erweisen.

Und so funktioniert es: Das Team beginnt Mitte März mit dem Auskundschaften von Rabennestern, die oft in den Ästen des typischen Joshua-Baums der Mojave versteckt sind. Von da an bis Ende April legen die Raben ihre gesprenkelten, türkisfarbenen Eier ab, deren Schlupfzeit etwa drei Wochen beträgt. Sobald das Team ein Nest mit einem Ei identifiziert hat, macht die Drohne nicht nur Fotos oder Videos, sondern spritzt auch ein wasserähnliches Öl über die Eier, das den Embryonen den Sauerstoff abschneidet und sie tötet. An einem einzigen Tag kann das Team im Durchschnitt vier Nester einölen.

Das letztendliche Ziel dieser Technik, bei der die Eier intakt bleiben, so daß der Elternvogel sich weiterhin um sie kümmert, besteht darin, den Raben beizubringen, nicht mehr in diesen Schildkrötenhabitaten zu nisten. Wenn ihre Nester weiterhin scheitern, werden sie möglicherweise einige dieser Gebiete abschreiben, wobei ihnen beim Verlassen weitere folgen werden. Zumindest ist das die Theorie.

Feenkreise

Feenkreise


Im Februar 2019 erscheint ein Bericht von Wissenschaftlern der Universität Göttingen, die – gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) – zusammen mit Kollegen aus Australien und Israel der Entstehungsursache der sogenannten Feenkreise nachgegangen sind, die bislang nur aus dem südwestlichen Afrika um die Namib-Wüste und aus Westaustralien nahe der Bergarbeiterstadt Newman bekannt sind.

Die mit Bodenuntersuchungen und Drohnenaufnahmen erzielten Ergebnisse lassen vermuten, daß die erst 2014 entdeckten Feenkreise in Australien durch Prozesse wie die Verwitterung der Böden durch Starkregen, extreme Hitze und Verdunstung entstanden sind. Ein Zusammenhang mit unterirdischen Termitenbauten kann hingegen nicht festgestellt werden.

Hierzu hatten die Forscher östlich von Newman auf einer Länge von 12 km insgesamt 154 Löcher in 48 Feenkreise gegraben, um den möglichen Einfluß von Termiten zu bewerten Zugleich kartierten sie mit Hilfe von Drohnen Flächen von 500 x 500 m, um typische Vegetationslücken – wie sie Erntetermiten in weiten Teilen Australiens verursachen – mit den typischen Feenkreislücken zu vergleichen.


Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) veröffentlicht im Februar 2019 einen ‚Ideen- und Förderaufruf zum Thema unbemannte Luftfahrtanwendungen und individuelle Luftmobilitätslösungen (UAS, Flugtaxis)‘‚ bei dem fristgerecht bis Ende April über 160 Ideen eingehen, von denen dann auch mehrere Dutzend bewilligt werden. Auf der Seite des BMVI lassen sich die bewilligten Vorhaben einsehen.

Zu den Projekten mit kleineren Drohnen gehört beispielsweise eines unter dem Namen RescueCopter, bei dem Mitarbeiter der FH Aachen ein unbemanntes Flugsystem zur Unterstützung von Rettungseinsätzen entwickeln, was durch den Transport von medizinischem Equipment mit Drohnen zur Einleitung lebensrettender Maßnahmen durch Ersthelfer unter telemedizinischer Anleitung eines Tele-Notarztes geschehen soll.

Dabei arbeiten sie eng mit der Firma umlaut telehealthcare GmbH und dem Fachbereich Wirtschaft, Wissenschaft, Digitalisierung und Europa der Stadt Aachen zusammen, um eine prototypische Umsetzung und Erprobung des RescueCopters innerhalb eines simulierten Rettungsdiensteinsatzes durchzuführen.

Ein weiteres Verbundprojekt nennt sich KODRONA (Kooperative Drohnentechnologie und Anwendungen zur medizinischen Versorgung). Bei diesem wollen drei Kliniken, ein Drohnenhersteller, die Stadt Siegen und die Universität Siegen den Einsatz von Drohnen als innovative Liefer- und Transporttechnologie zur verbesserten medizinischen Nahversorgung im urbanen Luftraum von Siegen entwickeln.

Als drittes Beispiel sei das mit gut 230.000 € geförderte Vorhaben Medifly-Hamburg genannt, das im Juni 2019 startet, um die Umsetzbarkeit eines automatisierten, drohnenbasierten Gewebetransportes zwischen zwei städtischen Krankenhäusern zu demonstrieren. Zu den Projektpartnern der vom ZAL Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung in Hamburg koordinierten Projekts gehören u.a. die Firmen FlyNex aus Leipzig und Lufthansa Technik aus Hamburg.

Zum Ende der Projektlaufzeit im Februar 2020 werden im Hamburger Stadtgebiet und innerhalb der Kontrollzone des Hamburger Flughafens erfolgreich sechs Testflüge durchgeführt. Dabei fliegt das unbemannte Luftfahrzeug automatisiert – aber unter der Aufsicht von Streckenposten, die entlang der Route aufgestellt sind – eine Strecke von etwa 5 km.

Im September 2020 läuft dann das zweijährige Folgeprojekt Medifly 2 (Regelbetrieb) an, das von der GLVI Gesellschaft für Luftverkehrsinformatik mbH koordiniert wird. Um den medizinischen Luftfrachtdienst zwischen mehreren Krankenhäusern automatisiert und außerhalb der Sichtweite des Piloten durchführen zu können, liegt der Schwerpunkt zunächst in der Vorbereitung der sicheren Durchführbarkeit der Flüge. Im Anschluß soll in einem mindestens sechsmonatigen Testbetrieb untersucht werden, wie hoch die Verfügbarkeit der Geräte ist, und ob sich die Transportzeiten tatsächlich signifikant reduzieren lassen. Diesmal beträgt die Fördersumme rund 835.000 €.

Zwei weitere Projekte, die vom BMVI mit noch beträchtlich höheren Summen gefördert werden, sind zum einen das Vorhaben UDVeo (Urbaner Drohnenverkehr effizient organisiert), dessen Ziel die Entwicklung einer behördlichen bzw. behördlich autorisierten Leitstelle für den sicheren und effizienten Drohnenverkehr ist. Zur Erreichung der Projektziele werden zunächst ein rechtlich-technisches Grundkonzept und anschließend die Detailverfahren für Registrierung, Luftraumzuweisung und operatives Flugmanagement entworfen.

Nach Erprobung der prototypischen Leitstelle soll dann eine Demonstration wichtiger Leitsystem-Funktionen mit realen Drohnen durchgeführt werden. Das Projekt, dessen Koordinator die Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg ist, das bereits im Februar angelaufen ist und bis Ende 2022 geht, wird vom BMVI mit knapp 3 Mio. € gefördert.

Zum anderen handelt es sich um das Projekt SkyCab II – Science, not Fiction, bei dem es um die Entwicklung des Flugtaxis SkyCab geht. Hier besteht das Projektziel darin, ein Flugtaxi bis zum Technologiereifegrad des Vorentwurfs zu entwickeln und dessen Machbarkeit mit einem skalierten Demonstrator nachzuweisen. Neben dem verkleinerten Modell soll aber auch eine Fluggastzelle nach den Standards der Automobilindustrie entwickelt und als Prototyp gefertigt werden. Das Projekt mit der gleichen Projektlaufzeit wie oben wird von der FH Aachen koordiniert und mit einem Betrag von 2,5 Mio. € gefördert.


Wissenschaftler der TU Dresden arbeiten ab dem Mai 2019 an künstlichen Helfern, die in Katastrophengebieten Gefahren erkennen, beseitigen und somit Menschenleben retten können. In dem vom Sächsischen Wissenschaftsministerium mit 1,78 Mio. € geförderten und bis Ende 2021 laufenden Projekt SNIFFBOT entwickeln Wissenschaftler von sieben Professuren Methoden und Technologien für den Einsatz von gasschnüffelnden Robotern in gefährlichen Umgebungen.

Die sogenannten Sniff-Bots lassen sich aus der Ferne bedienen und sollen den Einsatz und die Gefährdung von Menschen unnötig machen. Dazu werden sowohl Drohnen als auch Fahrroboter mit Kameras und Mikrofonen, einer Vielzahl von Bio- und Mikrosensoren sowie mit intelligenten Algorithmen ausgestattet. Im gefährdeten Umfeld abgesetzt, organisieren sich die Roboter selbst, kommunizieren drahtlos untereinander und bilden im Verbund mit den Drohnen einen Schwarm.

Sie sammeln und verarbeiten die Daten lokal und senden sie dann über ihr selbst aufgebautes 5G-Netzwerk in Echtzeit an die über dem Gebiet kreisenden Drohnen. Dabei werden die Roboter als ‚hochintelligent‘ bezeichnet, weil sie anhand der gesammelten Daten die Situation selbst einschätzen und entscheiden, zu welchem Zeitpunkt Daten kritisch sind und übermittelt werden müssen oder wann sie beispielsweise Energie sparen können.

Die Einsatzkräfte können so Gefahrengebiete sicher von fern überwachen und sofortige Hilfsmaßnahmen einleiten. Hat ein Sniff-Bot z.B. giftiges Gas erschnüffelt, kann so die Quelle gefunden und bestenfalls mittels mobiler Roboter versiegelt werden. Geplant sind aber auch andere Einsätze, wie das Entschärfen von Bomben oder das Beseitigen von Schutt in Katastrophengebieten. Ein wesentlicher Schritt des Projektes besteht darin, die Interaktion zwischen Drohnen, Robotern und Sensoren zuverlässig und effizient zu machen.

Smellicopter

Smellicopter


Hierzu paßt eine Veröffentlichung der University of Washington (UW) vom Dezember 2020, in der über die Einwicklung einer Smellicopter genannten Drohne berichtet wird, welche die Antenne einer lebenden Motte nutzt, um Ziele zu erschnüffeln (‚A bio-hybrid odor-guided autonomous palm-sized air vehicle‘). Da der Geruchssinn für Motten entscheidend ist, um Nahrungsquellen, Partner und andere wichtige Dinge zu finden, sind ihre gefiederten Fühler unglaublich empfindlich. Die Zellen der Mottenantenne verstärken die chemischen Signale, so daß ein einziges Duftmolekül sehr schnell eine Kaskade von Zellreaktionen auslösen kann.

Um ihre Biohybrid-Drohne auf bestimmte Gerüche zu lenken, verbinden die Forscher um Melanie Joyce Anderson die Antenne einer Tabakschwärmer-Motte (Manduca sexta), die vor der Entnahme mit Kälte betäubt wurde, mit verschiedenen elektronischen Geräten, indem kleine Drähte in jedes Ende der hohlen Antennen eingeführt werden, die das durchschnittliche Signal aller Zellen messen können. Die Antenne bleibt zwar nur bis zu vier Stunden biologisch und chemisch aktiv, nachdem sie der Motte entnommen wurde, aber diese Zeitspanne kann verlängert werden, wenn man sie im Kühlschrank aufbewahrt.

Um die Fähigkeiten des Cyborgs zu testen, plaziert das Team ihn am Ende eines Windkanals und läßt ihn mit einem künstlichen Standard-Geruchssensor konkurrieren. Als entweder ein Blumenduft oder der Geruch von Ethanol durch den Tunnel geweht wird, reagiert die Antenne schneller als der andere Sensor und registriert auch mehr Düfte innerhalb kurzer Zeit.

Für das nächste Experiment montieren die Forscher die Elektronik auf einen kleinen, handelsüblichen Quadrokopter, der mit zwei Plastikflossen ausgestattet wird, um ihn im Wind zu halten, sowie mit vier Infrarotsensoren zur Erkennung und Vermeidung von Hindernissen. Zudem wird der Smellicopter nun durch einen Algorithmus gesteuert, der nachahmt, wie Motten nach interessanten Gerüchen suchen.

Dabei driftet die Drohne zunächst eine bestimmte Strecke nach links, und wenn sie keinen ausreichend starken Geruch wahrnimmt, bewegt sie sich eine Zeit lang nach rechts. Sobald sie aber einen Geruch entdeckt, fliegt sie in dessen Richtung. Das Gerät könnte somit nützlich sein, um Geruchsfahnen aufzuspüren, z.B. chemische Signaturen von Sprengstoffen oder den Atem von Menschen, die in Trümmern eingeschlossen sind.


Auch im Bereich der Wiederaufforstung, der bereits in der Jahresübersicht 2015 behandelt wurde, gibt es 2019 verschiedene Neuigkeiten.

So wird im Juni über das von Juan Carlos Sesma und Javier Sánchez gegründete spanische Startup CO2 Revolution berichtet, das in den nächsten zehn Jahren bis zu zehn Millionen Bäume pflanzen will – durch den Einsatz von große Datenmengen, Drohnen und einer neuen Art von ‚Smart Seeds‘ (o. iSeed) –, und dies in einem Zehntel der Zeit und zu einem Bruchteil der Kosten konventioneller Aufforstungsmaßnahmen.

Die Baumpflanzung per Drohnen erfolgt in drei Stufen. Die erste Phase dient der Informationsbeschaffung, in der eine Drohne mit spektrographischer Kamera, GPS-Technologie und Kartographie-Tools Daten sammelt, um den besten Platz für jedes Saatgut zu finden. Das Saatgut selbst ist auf die Vielfalt des jeweiligen heimischen Ökosystems abgestimmt und umfaßt nicht nur Bäume, sondern auch andere notwendige Pflanzen wie Gräser, Blumen und Sträucher, Sodas ein komplettes Ökosystem geschaffen werden kann.

In der zweiten Phase kommen die verschiedenen Arten von Smart Seeds ins Spiel, die das Team produziert. Die Samen werden im Labor behandelt und mit gelatinösen Polymeren beschichtet, die sicherstellen, daß sie genau in dem Moment keimen, in dem sie Wasser erhalten und vor dem Verzehr durch Tiere geschützt sind. Das Saatgut ist in einer Art biologisch abbaubarer Kapsel eingeschlossen, die auch Düngemittel, Pestizide und sogar feste Wasserpolymere enthält um sicherzustellen, daß sich mindestens 80 % der abgeworfenen Samen auch tatsächlich zu Pflanzen entwickeln.

Der letzte Schritt besteht darin, die Samen mit Hilfe einer Drohne zu pflanzen, die mit GPS ausgestattet ist und vorab erstellten Pflanzplänen folgt. Die Saatgutbehälter der Drohnen sind 3D-gedruckt und können bis zu 10.000 Samen gleichzeitig aufnehmen. Der Ansatz soll ermöglichen, rund 100.000 Bäume in fünf Stunden zu pflanzen, wobei in den Videos gut zu erkennen ist, daß der unter der Drohne angebrachte Samenbehälter seinen Inhalt zentrifugal herausschleudert.

In einem Pilotprojekt im Vorjahr – die Wiederaufforstung des spanischen Nationalparks Alto Tajo, der 2012 bei einem Brand 1.200 Hektar Vegetation verlor –, konnten sich die Drohnen mit der Pflanzung von 1,5 Millionen Bäumen bereits bewähren.  Die Arbeit in dem Gebiet dauerte fünf Monate nach einem Jahr Forschung und Entwicklung im Labor an einheimischen Arten. Zwei weitere ‚Smart Green‘-Projekte in Spanien sollen demnächst folgen.

Drohne der Flash Forest

Drohne der
Flash Forest


Im Dezember folgen Meldungen über das erste kanadische Startup mit ähnlichen Zielen: die Anfang 2019 gegründete Firma Flash Forest aus Toronto, die den Einsatz von Drohnen mit speziell entworfenen Samem-Hülsen und einem beschleunigten Keimungsprozeß der Samen kombiniert. Die Technologie soll Bäume zehnmal schneller pflanzen und das zu Kosten, die um 80 % geringer sind als herkömmliche Baumpflanzmethoden. Weshalb sich das Drohnen-Aufforstungsunternehmen auch das äußerst ehrgeizige Ziel setzt, bis 2028 sage und schreibe eine Milliarde Bäume zu pflanzen.

Bei Flash Forest kommt eine Schwerlastdrohne zum Einsatz, die mit einer Druckluft-Abschußvorrichtung ausgestattet ist, mit der die Pflanzhülsen in eine ideale Tiefe in den Boden eingebracht werden können, auch in schwierigem Gelände wie Mangrovenwäldern oder ab steilen Hügeln. Jede speziell angefertigte Baumschote enthält mindestens drei vorgekeimte Samen, Mykorrhizen, Dünger und zusätzliche pflanzenliebende Inhaltsstoffe, die das Team allerdings geheim hält.

Die Hülsen lassen sich problemlos mit Samen praktisch aller Baumarten füllen, mit Ausnahme von Eicheln und ähnlich großen Objekten. Damit kann jede Flora gepflanzt werden, die für ein Ökosystem geeignet ist. Das Team hat in diesen Jahr schon acht verschiedene Laub- und Nadelbaumarten gepflanzt, die im Süden Ontarios heimisch sind. Nach der Auspflanzung wird der Prozeß mit einer Sprühdrohne verfolgt, um die Sämlinge mit Stickstoff und anderen Nährstoffen zu versorgen. Darüber hinaus wird eine Kartierungsdrohne eingesetzt, um den Wachstumsprozeß der Pflanzen im Auge zu behalten.

Um zusätzliche Mittel für die Anschaffung von Ausrüstungen zur Steigerung der Produktionskapazität zu bekommen, startet Flash Forest eine Kickstarter-Kampagne, die 50.000 CA$ (~ 38.000 US$) einbringen soll. Als die Kampagne Ende Januar 2020 ausläuft, haben 1.679 Unterstützer insgesamt 108.713 CA$ beigesteuert, um dieses Projekt zu verwirklichen.

Ebenso geht die technologische Entwicklung weiter. So war die Drohne zu Beginn nicht viel schneller als ein menschlicher Baumpflanzer. Nach dem Stand von Mitte 2020 können nun innerhalb von nur drei Minuten bis zu 165 Kapseln in den Boden geschossen werden. Der Preis pro gepflanztem Baum kann so auf maximal fünfzig Cent reduziert werden. Noch im November sollen 40.000 Bäume auf brandgeschädigtem Land nördlich von Toronto gepflanzt werden.

Humla Forestry Drone Grafik

Humla Forestry Drone
(Grafik)


Auch Designer befassen sich mit dem Thema, wie die Humla Forestry Drone beweist, die schon im Mai in den Blogs erschienen war und für die Waldplanung gedacht ist.

Der Entwurf von Anders Sandström und Engin Güzel vom schwedischen Umeå Institute of Design soll Forstplanern dabei helfen, riesige Bodenflächen abzudecken und die Gesundheit des Waldes und seine Artenvielfalt zu erfassen, damit sein Schutz mit höchster Effizienz erfolgen kann.

Was bislang harte, monatelange Arbeit erforderte, soll mit Hilfe der Humla-Forstdrohne nun erleichtert werden.

Die Drohne ist kein genug, um am Körper getragen zu werden, sitzt festgeschnallt vor der Brust und kann überall abgenommen und eingesetzt werden. Drei nabenlose Propeller ermöglichen es ihr, uneingeschränkt herumzufliegen und verhindern, daß sie in Ästen hängen bleibt oder, daß Tiere zu Schaden kommen.

Drei strategisch plazierte Kameras können die Situation vor Ort aus jedem Winkel erfassen, um alle Aspekts des Waldes zu dokumentieren. Zudem hilft die Drohne bei der Erledigung kleinerer Aufgaben, wie der Markierung von Grenzen und Schutzgebieten. Ist sie nicht im Einsatz, dockt sie an ein auf der Brust montiertes ‚Kraftpaket‘ an, das sie auflädt. Die Humla Forestry Drone ist ein Gewinner des iF Design Talent Award 2018.

Drohne mit Auslösesystem

Drohne mit
Auslösesystem


Eher überraschend finde ich, daß in den Blogs erst im Juni 2019 über das Fischen mit Drohnen berichtet wird. Dabei geht es um einen Mann, der im Seehafen von Jaffa seine Leine mehrere hundert Meter weit auswirft, was nur mit Hilfe einer Drohne gelingt, wenn man kein Boot hat um selbst so weit hinauszufahren.

Die Drohne ist mit einem Fang- und Freigabegerät ausgerüstet, an dem die Köderleine der Angel festgemacht wird. Anschließend wird die Drohne 400 m weit hinaus gesteuert, wo es tief genug für alle Arten von Fischen ist, darunter sogar Zackenbarsche und Rote Schnapper. Die Leine mit dem Köder wird dort fallengelassen und die Drohne zurück zur Heimatbasis gesteuert. Dann wird die Leine manuell gespannt und gewartet.

Bei der Recherche stellt sich allerdings heraus, daß es seit 2015 die Firma Gannet Drone Fishing gibt, die auf Dronefishing.com verschiedene wasserdichte Drohnen nebst den erforderlichen Auslösesystemen anbietet, die sich ohne Werkzeug an der jeweiligen Drohne befestigen lassen. In einer ganzen Reihe von Video-Clips ist zu sehen, wie die Drohnen zuerst genutzt werden, um aus großer Höhe die Fische zu entdecken, bevor der Köder gezielt fallen gelassen und die Fangleine freigegeben wird.

Dem Stand von Anfang 2020 zufolge will die Firma demnächst eine vollständig wasserdichte Gannet Pro Drone mit einer Traglast von bis zu 3,5 kg, einer Reichweite von 1,6 km, Full HD Video und eingebautem Gannet XS Köderauswurf anbieten, komplett mit einer ebenfalls wasserdichten Fernbedienung.


Eine andere Art von Drohnen-Fischerei praktiziert ein australisches Team aus Kyneton im August, indem es im Laufe von zwei Jahren eine funktionierende Schwerlastdrohne mit zwölf Motoren baut, die eine Person über das Wasser trägt, welche dabei bequem auf einem Alu-Stuhl sitzend ganz konventionell angelt. Der ‚Stunt‘ kostet die Gruppe etwa 20.000 $.

Das Video, das im Juni auf die UAV Me Facebook-Seite hochgeladen wird, zeigt Sam Foreman, der – Bier und Angelrute fest in der Hand – mehrere Meter über den Gewässern des Upper Coliban Reservoirs in Zentral-Victoria schwebt. Er wirft die Leine aus und scheint sogar einen Fisch zu fangen, bevor die Drohne ihn wieder zurück ans Ufer trägt.

Der australischem Civil Aviation Safety Authority (CASA) zufolge könnte der Vorfall, wenn er sich als schwerer Verstoß gegen die Luftfahrtbestimmungen herausstellt, ein Bußgeld von mehr als 10.000 $ nach sich ziehen.

GHOST-Drohne Grafik

GHOST-Drohne
(Grafik)


Ein Design, das im Juli veröffentlicht wird, wäre umgesetzt nur wenige Monate später der absolute Renner. Die Designer des Off Garage Studio, hinter dem die Studenten Yungi Min, Sunghyun Kwon, Ikhyeon Kim und Byeongjae Ha der privaten Sangmyung University in Südkorea stehen, finden nämlich einen ganz besonderen Einsatzbereich für Drohnen.

Funktionelle Drohnen sind ja nicht neu, doch die GHOST-Drohne könnte tatsächlich ein echtes Problem zu lösen: die Desinfektion ihrer Umgebung.

Das Reinigungspersonal der U-Bahn-Stationen ist effizient, aber es kann wenig gegen die Luftqualität und die Art der Keime tun, die in den Bahnhöfen herumfliegen. Dies soll die einfach zu bedienende Drohne übernehmen, die durch die Station fliegt, über ihre UV-LEDs UV-Licht ausstrahlt und damit den Luftraum sterilisiert. Ein Rundum-Sensor sorgt für einen reibungslosen Flug und einen effizienten Sterilisationsprozeß, der auch auf das Innere der Züge ausgeweitet werden kann.


Über ein Projekt, das stark an den 1996 erschienen Film Twister erinnert, wird im Juni 2019 berichtet. Auch Adam Houston und sein Team von der University of Nebraska haben ein Paket von Wettermonitoren, die auf Lastwagen und Geländewagen geschnallt es der Gruppe von 60 Forschern, Studenten und Assistenten ermöglichen, Tornados aus nächster Nähe zu begegnen.

Die Motivation dafür ist nachvollziehbar: In diesem Frühjahr kam es zu einem der schlimmsten Tornado-Ausbrüche der letzten Jahre, bei dem von Texas über North Dakota bis nach Pennsylvania mehr als 300 Tornados auftraten, die die Landschaft verwüsteten und weitreichende Schäden mit mindestens acht Todesopfern verursachten. Für das Projekts TORUS (Targeted Observation by Radars and UAS of Supercells) stellt der Ausbruch eine riesige Fundgrube an Daten dar, die nur darauf warteten, gesammelt zu werden.

Die Forscher verbringen Wochen damit, Stürmen hinterherzujagen um mit einer Reihe von Hightech-Radargeräten, Lasern und vom Autodach aus starteten Starrflügeldrohnen herauszufinden, warum manche Stürme Tornados hervorbringen und andere nicht. Auch Luftunterstützung durch Hurricane Hunter-Flugzeuge erhalten sie. Das Endziel ist das Verständnis über Superzellen zu verbessern – und damit die Verbesserung von Prognosen, die helfen sollen, Leben zu retten. Superzellen sind Stürme, die Tornados hervorbringen – allerdings nicht immer, wobei die Wissenschaftler bislang nicht wissen, warum das so ist.

Um die bestmöglichen Daten darüber zu sammeln, was in der Atmosphäre vor sich geht, umfaßt die Palette der Hightech-Wetterbeobachtungsinstrumente auch vier autonome Flugdrohnen, die während der Fahrt mit einem pneumatischen Abschußsystem in den Sturm hinein geschickt werden können. Das Projekt TORUS ist ein mehrjähriger Prozeß, und die Crew wird mit ihren TTwistor Drohnen auch im kommenden Frühjahr wieder auf der Suche nach Stürmen unterwegs sein.


Nachdem es in den vorgegangen Jahren schon mehrfach Kombinationen aus Kraftfahrzeugen und Drohnen gegeben hat, die meistens für Überwachungs- und/oder Rettungsmissionen gedacht sind, erscheint im September 2019 ein neuartiges Konzept, das die Drohne für ein anderes Ziel einsetzt, nämlich dem Auto den Weg auszuleuchten.

Mit dem AI:Trail quattro stellt Audi auf der IAA die vierte Variante seiner elektrischen Visionen vor. Bei der in Frankfurt debütierenden Studie handelt es sich um einen elektrisch angetriebenen Offroader, der die Fähigkeit zum automatisierten Fahren mit ausgeprägter Geländegängigkeit verbindet. Während im Straßeneinsatz 400 – 500 km pro Akkuladung erreicht werden sollen, soll diese im Gelände immer noch für 250 km reichen. Die Höchstgeschwindigkeit ist auf 130 km/h begrenzt.

In diser Übersicht interessiert uns aber weniger der Wagen selbst, als vielmehr dessen Nachtbetrieb. Statt herkömmlicher Scheinwerfer sorgen nämlich fünf elektrisch betriebene. Nabenlose, dreieckige Drohnen mit integrierten Matrix-LED-Elementen für Weitsicht, indem sie dem Fahrzeug voraus fliegen und den Weg aus leuchten. Gesteuert werden sie von den Insassen per Smartphone. Im Stand können die Drohnen durch das transparente Dach auch den Innenraum ausleuchten. Weitere technische Details gibt es bislang nicht.


Im gleichen Monat wird in den Blogs ein weiterer neuartiger Drohneneinsatz vorgestellt, bei dem das Fluggerät mit einer Nagelpistole bestückt ist. Initiatoren des Versuchs sind Forscher der  University of Michigan (UM) um Prof. Ella Atkins, die glauben, daß es für Drohnen ein großes Potential bei praktischen Aufgaben gibt, die für Menschen gefährlich sein können.

Nagelpistolen-Drohne

Nagelpistolen-Drohne

Um den Ansatz zu belegen, schnallt das Forschungsteam eine professionelle Nagelpistole an einen DJI S1000 Oktokopter, der in der Lage ist, mit dieser selbständig auf das Dach eines Hauses zu fliegen und dort Asphaltschindeln zu befestigen. Um genau zu wissen, wo jeder einzelne Nagel eingeschlagen werden muß, gibt es ein System von Standortmarkierungen und Videokameras. In einer Reihe von Vorführungen nagelt die Schindeln in verschiedenen Winkeln an eine Holzplatte, um Dächer mit unterschiedlichen Neigungen nachzuahmen.

In seiner jetzigen Form ist der Drohnen-Nagler bei weitem nicht so schnell wie ein professioneller Dachdecker, doch das UM-Team arbeitet bereits an Möglichkeiten, seine Leistung bei gleichbleibender Genauigkeit zu beschleunigen.

Um den langen Bauprozeß effektiv zu rationalisieren, müssen die Forscher aber auch noch einen Weg finden, um die sehr begrenzte Flugzeit dieser Prototyp-Drohne von 10 Minuten zu steigern – wofür einer Tether-Verbindung geeignet wäre, die sie an einen Generator am Boden bindet. Ein derartiges Kabel könnte sowohl die notwendige Energie für unbegrenzte Flugzeiten als auch die Druckluft liefern, um die Leistung der Nagelpistole zu verbessern.


Für die Industrie sicherlich sehr interessant ist der Einsatz einer Kamera-Drohne, um schnell und ohne viel Aufwand Fabriklayouts zu erfassen.

In dem seit zwei Jahren laufenden und vom Bundeswirtschaftsministerium finanzierten Forschungsprojekt Instant Factory Maps, über das im Oktober 2019 berichtet wird, nutzen Wissenschaftler des Instituts für Integrierte Produktion Hannover gGmbH (IPH) unter Leitung von Dominik Melcher eine mit drei Kameras ausgestattete Drohne, die bei einem kurzen Rundflug durch eine Fabrik Tausende Fotos aufnimmt, welcje anschließend von einer Software selbständig zu einem 3D-Layout zusammengesetzt werden.

Mit der Drohne kann innerhalb einer halben Stunde eine 800 m2 große Fabrikhalle vermessen werden, was eine enorme Zeitersparnis bedeutet, vor allem im Vergleich zur manuellen 2D-Layouterfassung, bei der sämtliche Maße mit einem Laserscanner per Hand aufgenommen und notiert werden, was etwa ein bis zwei Wochen in Anspruch nehmen würde.

Doch auch gegenüber anderen modernen und schnellen 3D-Meßmethoden bietet die neue Drohnentechnik einen entscheidenden Vorteil: Aus der Vogelperspektive läßt sich jeder Winkel der Fabrik erfassen, denn die Drohne kann über jede Maschine hinweg fliegen und dahinter schauen. Und auch zu messen, wie viel Platz beispielsweise zwischen einem Hochregal und der Hallendecke ist, geht mittels Drohne sehr einfach. Derzeit werden die Maße auf etwa 5 cm genau erfaßt, doch die Genauigkeit soll in Zukunft noch verbessert werden.

Langfristig soll die Drohne vollautomatisch durch Fabrikhallen fliegen. Im Moment wird sie noch manuell gesteuert und darf bei den meisten Unternehmen nur dann fliegen, wenn sich niemand in der Halle aufhält, etwa während der Mittagspause oder am Wochenende, da es für den Drohnenflug im Indoorbereich es noch keine Richtlinien gibt. Um diese zu erarbeiten und den vollautomatischen Drohnenflug innerhalb von Fabrikhallen zu ermöglichen, hat das IPH bereits ein Folgeprojekt beantragt.

Im November 2020 folgt das das wieder vom Bundeswirtschaftsministerium finanzierte Forschungsprojekt Autodrohne in der Produktion, bei dem in den nächsten zwei Jahren die Hardware, die KI-Algorithmen und ein Sicherheitskonzept für den autonomen Drohnenflug entwickelt werden soll.

Körpervergleich durch Drohne

Körpervergleich
durch Drohne


Ebenfalls im Oktober melden die Blogs einen ähnlichen Einsatz von Kamera-Drohnen, die in diesem Fall allerdings an Katastrophenorten nach Überlebenden suchen. Die in einer Partnerschaft zwischen Wissenschaftlern der University of South Australia und der irakischen Middle Technical University in Bagdad und unter der Leitung von Prof. Javaan Chahl und Ali Al-Naji entwickelte Technologie basiert auf einem System, das es Drohnenkameras erlaubt, zwischen lebenden und toten Körpern zu unterscheiden.

Zwar gibt es bereits Drohnensysteme, die Wärmebildkameras einsetzen, um warme Körper aufzuspüren, doch können sich solche Systeme in heißen Klimazonen, in denen es nur einen geringen Temperaturunterschied zwischen diesen Körpern und der Umgebung gibt, als unwirksam erweisen. Zusätzlich kann die Wärmesignatur eines lebenden Körpers durch isolierende Winterkleidung verdeckt werden.

Die neue Technologie umfaßt dagegen eine Onboard-Software, die Drohnen-Videomaterial von menschlichen Körpern in Bauchlage analysiert und die winzigen Brustbewegungen erkennt, die mit Atmung und Herzschlag verbunden sind. Diese Aufnahmen können aus einer Entfernung von 4 – 8 m gemacht werden, wobei die Körper in jeder Position sein können und auch nur der Oberkörper sichtbar sein muß.

Die auf kardiopulmonaler Bewegung basierende Studie ist die erste ihrer Art und wird mit acht Personen (vier von jedem Geschlecht) und einer Schaufensterpuppe durchgeführt, die alle in verschiedenen Haltungen auf dem Boden liegen. Die Versuchspersonen werden bei Tageslicht in einer Entfernung von bis zu 8 m jeweils eine Minute lang gefilmt, wobei die Kameras erfolgreich zwischen den lebenden Körpern und der Schaufensterpuppe unterscheiden können. Sobald die Technologie ausreichend weiterentwickelt ist, soll sie bei Such- und Rettungseinsätzen nach Erdbeben, Überschwemmungen, Terroranschlägen oder Massenschießereien Anwendung finden.


Explizit für solche Einsätze gedacht ist die BRAMOR sAR-Drohne der Firma C-Astral Aerospace Ltd.  mit Sitz in Ajdovščina, Slowenien, die auf der Commercial UAV Expo im November 2019 gezeigt wird. Die auch für Vermessungs- oder militärische Überwachungsaufgaben geeignete Drohne wird per Katapult gestartet.

Bei der Recherche zeigte sich, daß die mini-taktischen UAVs vom Typ BRAMOR C4EYE seit ihrer Einführung 2013 sogar schon Einsatzerfahrungen auf dem Feld gemacht haben, u.a. bei der italienischen Armee. Mit einer Länge von 0,96 m und einer Flügelspannweite von 2,30 m betragen das maximale Abfluggewicht 4,7 kg, die Höchstgeschwindigkeit 108 km/h und die Reichweite 40 km. Die Nutzlast besteht aus einem mikrostabilisierten Kardanring mit EO/IR-, Laser- und anderen Sensoren und die maximale Flugzeit drei Stunden.

Im März 2019 hatte die Firma mit ihrem BRAMOR mSX-System zudem eine vollelektrische Starrflügeldrohne mit langer Betriebsdauer jenseits der Sichtlinie für fortgeschrittene Benutzer weltweit verfügbar gemacht, die für die kombinierte radiometrische, multispektrale, sichtbare und thermische Fernerkundung ausgelegt ist und in einem Flug 11 km2 abdecken kann. Erstkunde des Systems ist die Purdue University, die es für das Fernerkundungstraining verwendet.


Ebenfalls auf der Commercial UAV Expo im November 2019 stellt die von Phil Burks im Jahr 2018 gegründete Firma Phirst Technologies LLC aus Tyler, Texas, mit ihrer zum Patent angemeldeten FIRST iZ (ausgesprochen ,eyes’) eine Drohne für Ersthelfer vor, die vertikal abhebt und dann mit rund 100 km/h autono m zum Schauplatz eines Feuers, einer Schießerei, eines Unfalls oder eines anderen Problems fliegt.

FirstPort (Grafik

FirstPort mit FIRST iZ
(Grafik)

Dabei sendet die FIRST iZ schon während des Transits ein Live-Video, schnüffelt nach gefährlichen Gasen, und informiert die Einsatzkräfte darüber, was auf sie zukommt, bevor diese Fahrzeuge und Personen entsenden. Die ersten iZ-Drohnen werden voraussichtlich Flugzeiten von 45 Minuten oder mehr haben und werden für den Einsatz in Szenarien ohne Sichtverbindung entwickelt, sofern sie von der FAA genehmigt werden.  Das System verfügt daher über ein neuartiges Navigationssoftwarepaket namens Genesis PULSE für den autonomen Drohnenbetrieb.

Um das Gesamtsystem praktikabel zu machen, bietet die Firma auch eine wettergeschützte, temperaturgesteuerte, intelligente Drohnen-Garage namens FirstPort an, die so ausgelegt, daß die Drohnen zwischen den Flügen darin beherbergt und geladen bleiben, bis sie von den Ersthelfern benötigt werden. Das ‚Smart‘ bezieht sich auf die Fähigkeit des Drone Port, die Funktionstüchtigkeit und den Zustand der Drohne zu bewerten und drahtlos Alarm zu geben, wenn Probleme auftreten.

Zum Öffnen und Schließen der einziehbaren Abdeckung und des Hubtisches des Drohne erhält der auch Bird’s Nest genannte Port ferngesteuerte Befehle. Eingebaute Landehilfen helfen der Drohne, sich für einen ordnungsgemäßen Lande- und Andock-Kontakt in dem Port auszurichten, der auch in der Lage ist, noch zu entwickelnde, zukünftige Drohnenversionen aufzunehmen.

Der aktuelle Aufbau befindet sich in der Beta-Testphase, und die Markteinführung ist für Ende des Jahres geplant. Anschließend will das Unternehmen drei Größenvarianten anbieten, von tragbar bis zur Größe eines Pickup-Trucks. Um die Flugzeugzellen in den USA zu entwerfen und herzustellen, tut sich die Phirst Technologies (o. FIRST iZ) im März 2020 mit der im Vorjahr gegründeten Firma HUSH Aerospace LLC (HUSH) zusammen.

Diese bietet bereits verschiedene Drohnen-Plattformen an, die von der VTOL-Starrflügeldrohne HUSH 1 mit einer Nutzlast von bis zu 2 kg (und die der FIRST iZ ähnelt) bis zu verschiedenen Multikoptern reichen – wie dem Doppelrotor-Quadrokopter HUSH 1400x8 mit umklappbaren Armen, der bis zu 15 kg tragen kann. Die Partnerschaft zwischen FIRST iZ und HUSH sieht vor, die neuen Systeme in den nächsten sieben Jahren in über 3.000 Kommunen einzusetzen um Zeit zu sparen und Leben zu retten.


Ende 2019 läuft ein Pilotprojekt der Forschungsgruppe Marine Perception aus, die Teil des Deutschen Forschungszentrums für künstliche Intelligenz (DFKI) ist. Bei dem Projekt ist ein Konzept entwickelt worden, um mit Hilfe von Drohnen Plastikmüll in Flüssen und Meeren zu erkennen.

Zum Hintergrund: Seitdem im Mai 2019 insgesamt 187 Staaten das Basler Abkommen beschlossen haben, sind die Regeln zum Export von Kunststoffmüll stark verschärft worden. Trotzdem haben viele Länder im asiatischen Raum nach wie vor mit riesigen Mengen an Müll zu kämpfen. Dies gilt auch für Kambodscha, wo in der Hauptstadt Phnom Penh mit etwa fünf Millionen Einwohnern täglich etwa 3.000 Tonnen Müll anfallen. Dabei werden nur etwa 20 % der Kunststoffabfälle recycelt.

Um das Problem anzugehen, schreibt die Regierung Kambodschas in Zusammenarbeit mit der Weltbank ein Projekt aus, das die Abfallwirtschaft in den zwei Großstädten Siem Reap und Sihanoukville verbessern und die Plastikbelastung in Flüssen, Kanälen und an den Stränden reduzieren soll. Um die Ausgangslage zu erfassen und die Wirksamkeit der Maßnahmen zu überprüfen entwickelt die DFKI-Forschungsgruppe ein Konzept für den Einsatz multispektraler Kameras auf Drohnen sowie Algorithmen für die Bestimmung des Plastikmülls.

Auf der Basis dieses Konzeptes führen lokale Unternehmen Befliegungen durch, bei denen die Drohnen gezielt entlang der Wasserwege eingesetzt werden, um aus der Höhe Gebiete mit Müll zu identifizieren und ggf. detaillierte Informationen über Herkunft und Art der Verschmutzung geben.

In Kooperation mit der Universität Seoul werden die Ergebnisse zudem genutzt, um Auswertungsoutinen für die satellitengestützte Überwachung dieser Gebiete zu entwickeln. Zusammengenommen dienen die Beobachtungen und Erkenntnisse den kambodschanischen Behörden zur Erstellung eines Plastik-Aktionsplans und sind Grundlage für dessen Umsetzung mit Unterstützung der Weltbank.


Hierzu paßt eine Meldung vom September 2020, der zufolge das Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen (CML) zusammen mit einem internationalen Partnernetzwerk im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SeaClear mit dem Plastikmüll auf den Meeresböden aufräumen will, wo rund 90 % davon landen. Das Projekt wird hier erwähnt, weil es bei der Einsammlung des Mülls autonome, miteinander vernetzte Roboter einsetzen will. Konkret wird ein autonom fahrendes oder ferngesteuertes Mutterschiff (USV) an der Oberfläche durch zwei Unterwasser-Roboter (ROV) und eine Flugdrohne (UAV) unterstützt.

Die Technologien wird seit dem Frühjahr an zwei unterschiedlichen Standorten mit verschiedenen Szenarien in Tiefen von 20 – 30 m getestet. Im Hamburger Hafen wird das Procedere bei laufendem Hafenbetrieb mit bestehender Infrastruktur und festen Abläufen demonstriert, während die Tests in Dubrovnik, Kroatien, konkret auf die Gewässerreinigung touristischer Hot-Spots abzielen.

Zudem Maßgeblich beteiligt sind die Technischen Universitäten in München, Delft, Dubrovnik und Cluj-Napoca, sowie die Firma SubSea Tech aus Marseille, die Hamburg Port Authority (HPA) und die DUNEA Regional Development Agency Dubrovnik. Ziel ist, daß die beiden letztgenannten die finale Infrastruktur nach Projektabschluß auch betreiben und nutzen werden.

 

Weiter mit den Elektro- und Solarfluggeräten 2019 ...