Die meisten Drohnen setzen auf ein Quadcopter-Design mit vier Antrieben. Eine Herausforderung dabei: Fällt ein Antrieb aus, kommt es meist zum unkontrollierten Absturz. Mit einem neuen Algorithmus beabsichtigen chinesische Forscher diesem Problem entgegenzuwirken.
Die wenigsten Drohnen besitzen eine Redundanz, also einen doppelten Boden, wenn es um den Ausfall eines gesamten Antriebs oder den Verlust eines Propellers geht.
Fällt ein Antrieb aus, fällt der Ausgleich des Drehmomentes der sich paarweise gegenläufig drehenden Propeller weg und die Drohne beginnt sich um die eigene Achse zu drehen.
Neuer Algorithmus soll UAVs im Notfall steuerbar halten
In dieser Situation können aktuelle Flight Controller nichts mehr mit den Sensorinformationen anfangen und die Drohne geht unkontrolliert zu Boden, während sie sich immer schneller um die eigene Achse dreht.
Wissenschaftler der Beihang University in Peking haben sich der Thematik gewidmet und in einem Paper einen Lösungsvorschlag präsentiert, der die Basis für einen weitreichenden Einfluss in Bezug auf die Sicherheit von Drohnen bilden könnte.
Das Forscherteam stammt aus dem Bereich der aeronautischen und astronautischen Forschung und betrachtete die Problemstellung unter einem neuen Blickwinkeln.
Anstelle der Verhinderung eines Antriebsausfalls konzentrierten sich die Wissenschaftler auf einen Ansatz, der die Drohne auch im Notfall weiter manövrierfähig halt soll.
Ausfall von bis zu drei Antrieben soll beherrschbar sein
In ihrer Veröffentlichung mit dem Titel „Uniform Passive Fault-Tolerant Control of a Quadcopter With One, Two, or Three Rotor Failure“ wird hergeleitet, wie der neue Algorithmus den Ausfall von einem, zwei oder gar drei Antrieben kompensieren soll.
Wichtig ist dabei natürlich zu beachten, dass der Ausfall eines Antriebs nicht nur auf Auswirkungen auf die Steuerbarkeit der Drohne hat, sondern auch den Auftrieb verringert. Es geht in erster Linie also nicht darum, das UAV ungestört weiterfliegen zu lassen, sondern viel mehr, um die Chance einer kontrollierten Landung.
In einem Video zeigt das Team jedoch eindrucksvoll, dass auch das Weiterfliegen bei der richtigen Konfiguration selbst bei drei deaktivierten Antrieben möglich ist.
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Bezeichnet wird der Algorithmus als „uniform passive fault-tolerant control“, was sich in etwa mit „einheitliche passive fehlertolerante Steuerung“ übersetzen lässt.
Welche Ableitungen sich davon für die kommerzielle Nutzung in der breiten Masse treffen lassen, ist vorerst offen. Dennoch zeigt die neue Forschung klar, dass sich die Ausfallsicherheit von Drohnen mit neuen Methoden weiter verbessern lässt.
Quelle: News.cn, IEEE Xplore
