pte20061028003 Forschung/Entwicklung, Produkte/Innovationen

Air Quad: Mini-Helikopter unterstützt Rettungskräfte aus der Luft

Autonomes Fluggerät basiert auf eigens entwickeltem, komplexem Navigationssystem


Foto: presse.uni-karlsruhe.de
Foto: presse.uni-karlsruhe.de

Karlsruhe (pte003/28.10.2006/06:30) Forscher an der Universität Karlsruhe http://www.uni-karlsruhe.de haben mit dem Mini-Helikopter "Air Quad" ein autonom fliegendes Beobachtungsgerät entwickelt, das beispielsweise in Katastrophenfällen die Rettungsteams aus der Luft unterstützen soll. Bei Erdbeben, Chemieunfällen oder Großbränden kann sich der Air Quad einen Überblick aus der Luft verschaffen und die Teams am Boden navigieren beziehungsweise vor möglichen Gefahren am Einsatzort warnen. "Der Vorteil des Air Quads ist, dass er klein, leicht und leise ist. Somit eignet er sich auch hervorragend für Überwachungsaufgaben im Security-Bereich", erläutert Gert Trommer, Leiter des Instituts für Theoretische Elektrotechnik und Systemoptimierung (ITE) http://www.ite.uni-karlsruhe.de , im Gespräch mit pressetext.

Der Helikopter hat insgesamt eine Größe von 90 Zentimetern und wird von vier Rotoren in der Luft gehalten. Die Flugzeit des Air Quads beträgt bis zu 25 Minuten, was einen Aktionsradius von vier bis fünf Kilometer erlaubt. Er kann entweder von einem Piloten am Boden gesteuert werden oder autonom entlang einer Strecke programmierte Punkte abfliegen. "Ich kann dem Gerät den Auftrag geben: Fliege zu diesem Punkt, bleibe zwei Minuten, mache Fotos und komme dann zurück - ohne dass ich während des Fluges eingreifen muss", so Trommers Mitarbeiter Oliver Meister. Der Helikopter kann dabei an einem vorgegebenen Punkte eine Beobachtungsposition einnehmen und dort den Boden beobachten. Er kann von außen in unzugängliche Stockwerke blicken und soll zukünftig auch in ein Gebäude hinein fliegen können, um Zimmer und Flure abzusuchen. "Er ist größenmäßig dafür konstruiert, dass er durch ein Fenster passt", so Trommer.

"Das programmierbare Flugverhalten haben wir mit einem komplexen Navigationssystem realisiert. Dadurch sind ein gezielter Anflug und die Beobachtung mit einer Kamera möglich, auch außerhalb der Reichweite einer Funkstrecke und ohne Eingreifen eines Piloten", erklärt Trommer. Hinter diesen Fähigkeiten steht ein eigens entwickeltes Navigationssystem: Die Daten der Sensoren werden situationsbedingt mit einem Algorithmus so kombiniert, dass sich Genauigkeit und Robustheit des Systems auf ein Maß steigern, das keines der Teile allein erreichen könnte. Wesentlicher Bestandteil sind besonders leichte und Platz sparende MEMS-Sensoren (Micro-Electro-Mechanical System), die die Drehraten und die Beschleunigung des Air-Quad messen. Um potenzielle Fehler auszugleichen, wurden weitere Systeme integriert. GPS-Satelliten-Empfänger zur Positionsbestimmung, Magnetfeldsensor zur Bestimmung der Nordrichtung sowie einen Luftdrucksensor zur zentimetergenauen Höhenregelung. Die Daten aller Komponenten werden zusammengeführt und ermöglichen dann genaue Informationen zu Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung des Fluggeräts. Ein Flugregler überprüft die Fluglage kontinuierlich und korrigiert sie gegebenenfalls.

Langfristiges Ziel des Projekts ist der vollständig autonome Einsatz des Air-Quads im Security-Bereich. Er soll dann in der Lage sein, ein Gelände zu beobachten und Störungen selbstständig zu überprüfen. In Einsatzszenarien, in denen die Reichweite oder die Leistungsfähigkeit eines Systems nicht ausreicht, soll die Aufgabe auf mehrere vernetzte Systeme verteilt werden. "Fliegt beispielsweise ein Air Quad in ein Gebäude, so kann die Datenverbindung verloren gehen. In diesem Fall dient ein zweites Fluggerät vor dem Gebäude als Relais und leitet die Funkdaten weiter zur Bodenstation", sagt Trommer.

Ein ähnliches System mit deutlich höherer Einsatzdauer dank Flüssigtreibstoff bietet das österreichische Unternehmen Schiebel http://www.schiebel.net . Deren Camcopter hat eine Einsatzreichweiter von 600 Kilometer und soll Polizei und Grenzschutz in der Überwachungstätigkeit unterstützen (pressetext berichtete: http://www.pte.at/pte.mc?pte=060929037 ). "Der Camcopter hat jedoch durch seine Größe und seinen Einsatzradius ein anderes Aufgabenspektrum als der Air Quad. Letzterer ist neben dem Eindringen in Gebäude vielmehr für Überwachungstätigkeiten geeignet, bei denen das Fluggerät unbemerkt bleiben soll", streicht Trommer die Vorteile des Air Quads heraus. Zudem würden die Anschaffungskosten "mit einigen Tausend Euro" nur einen Bruchteil betragen.

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