24.06.2020 08:14 |

Dank Algorithmus

Drohnen lernen selbstständig akrobatische Manöver

Seit den Anfängen des Fliegens erproben Piloten die Grenzen ihrer Flugzeuge, indem sie akrobatische Manöver fliegen. Dasselbe gilt auch für den Drohnenflug: In speziellen Wettbewerben bringen professionelle Piloten mit Akrobatik die Drohnen an ihre Limits und perfektionieren gleichzeitig Kontrolle und Effizienz. Ein Forscherteam der Universität Zürich hat zusammen mit dem Mikroprozessoren-Hersteller Intel nun einen Quadrokopter erstellt, der autonom lernen kann, akrobatische Figuren zu fliegen.

Während in speziellen Wettbewerben professionelle menschliche Piloten sich gegenseitig mit Drohnen-Akrobatik zu übertreffen versuchen, ist es bei der an der Universität Zürich programmierten Drohne der Flugkörper selbst, der sich Kunststücke beibringt. Die Forschenden entwickelten einen Navigationsalgorithmus, mit dem eine Drohne - einzig mit Sensorik und Berechnung an Bord ausgestattet - selbstständig diverse Flugelemente ausführen kann. Um die Effizienz des eigenen Algorithmus zu beweisen, flogen sie Manöver wie den Power Loop, das Barrel Roll und den Matty Flip, bei denen das Fluggerät sehr hohem Schub und extremen Winkelbeschleunigungen ausgesetzt ist.

Laut einer Mitteilung der Universität vom Dienstag ist die Fähigkeit der Quadrokopter, derartige Manöver zu beherrschen, „auch bei normalen Such- und Rettungseinsätzen“ von Nutzen. Eine Drohne, die diese akrobatischen Manöver ausführen kann, könne viel effizienter sein: „Sie kann hart an ihre physikalischen Grenzen gehen, ihre Wendigkeit und Geschwindigkeit voll ausnutzen und innerhalb ihrer Batterielebensdauer längere Strecken zurücklegen“.

Algorithmus abstrahiert gelernte Inputs
Ein paar wenige Stunden Simulationstraining genügen und der Quadrokopter ist einsatzbereit, ohne dass noch einmal eine Feinabstimmung mit realen Daten vorgenommen werden muss. Denn der Algorithmus abstrahiert die gelernten Inputs aus den Simulationen und überträgt sie auf die physische Welt. „Mit dieser Navigation haben wir eine weitere Stufe zur Integration autonomer Drohnen in unseren Alltag erreicht“, sagte Davide Scaramuzza, Professor und Direktor der Gruppe für Robotik und Wahrnehmung an der Universität Zürich.

Die Forschenden räumen allerdings ein, dass Menschen immer noch im Vorteil sind: „Sie können unerwartete Situationen und Veränderungen in der Umwelt schnell interpretieren und sich rascher anpassen“, sagt Scaramuzza. Dennoch ist er überzeugt, dass Drohnen bei Such- und Rettungsmissionen oder bei Lieferdiensten davon profitieren, große Entfernungen schnell und effizient zurücklegen zu können.

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