Reagiert in Sekundenbruchteilen

Diese Drohne gewinnt beim Völkerball

23. März 2020, 16:30 Uhr | Nicole Wörner

Die Drohne kann erfolgreich ausweichen – sogar wenn der Ball aus drei Metern Entfernung mit 10 m/s auf sie zukommt.

Drohnen sind nicht besonders gut darin, Hindernissen auszuweichen – vor allem, wenn sie schnell unterwegs sind. Forscher der Uni Zürich haben eine neuartige Kameratechnik entwickelt, die Abhilfe schafft.

Obwohl viele Flugroboter Kameras haben, die Hindernisse erkennen, dauert es normalerweise 20 bis 40 Millisekunden, bis die Drohne reagiert. Das klingt zwar schnell, reicht aber nicht, um einem Vogel oder einer anderen Drohne auszuweichen. Das sorgt für Probleme, wenn viele Drohnen gleichzeitig fliegen oder die Umgebung unberechenbar ist.

Deshalb hat die Forschungsgruppe…

..."Robotik und Wahrnehmung" am UZH-Institut für Informatik einen Quadrokopter (Drohne mit vier Propellern) mit speziellen Kameras und Algorithmen ausgerüstet und so die Reaktionszeit auf wenige Millisekunden reduziert – kurz genug, um einem aus geringer Distanz geworfenen Ball auszuweichen.

»Bei Such- und Rettungseinsätzen, etwa nach einem Erdbeben, ist der Zeitfaktor sehr kritisch. Deshalb brauchen wir Drohnen, die so schnell wie möglich navigieren, um mit der begrenzten Lebensdauer ihrer Batterien mehr zu erreichen«, sagt Davide Scaramuzza, der sowohl die Zürcher Forschungsgruppe als auch die Rescue Robotics Grand Challenge des Nationalen Forschungsschwerpunkts NFS Robotik leitet. »Schnell navigierende Drohnen haben jedoch auch ein höheres Risiko, mit Hindernissen zu kollidieren, ganz besonders, wenn diese sich bewegen. Wir haben erkannt, dass ein neuartiger Kameratyp, eine sogenannte Ereigniskamera, perfekt für solche Anwendungen geeignet ist.«

Herkömmliche Videokameras,…

...etwa im Smartphone, machen regelmäßig Schnappschüsse der gesamten Szenerie, indem sie gleichzeitig alle Pixel belichten. Ein bewegtes Objekt wird dabei jedoch erst dann erkannt, wenn alle Pixel analysiert sind. Ereigniskameras dagegen verfügen über intelligente, unabhängig voneinander arbeitende Pixel: Nur die Pixel, die eine Veränderung der Lichtintensität detektieren, senden sofort Informationen aus, die anderen bleiben stumm. Dies beschleunigt die Verarbeitung erheblich.

Weil Ereigniskameras eine neue Erfindung sind, mussten die Forscher für deren Einsatz in Drohnen eigene Algorithmen entwickeln. Diese sammeln alle von der Kamera aufgezeichneten Ereignisse über eine sehr kurze Zeitspanne und ziehen davon den Effekt der Eigenbewegung der Drohne ab. Das Signal, das dann übrig bleibt, stammt wahrscheinlich von einem sich bewegenden Objekt.