Omnidirektionale Drohnen – ETH Zürich zeigt cooles Konzept

Der omnidirektionale Flug ist einigen RC-Piloten vielleicht aus der Welt der 3D-Helikopter bekannt. Nun haben Forscher der ETH Zürich ein neues Drohnendesign vorgestellt, das ebenfalls omnidirektionalen Flug ermöglicht.

Der Begriff omnidirektional Bedeutet nicht mehr, als dass ein Luftfahrzeug sich frei im dreidimensionalen Raum in jeglicher Fluglage bewegen und schweben kann. Es gibt also in diesem Sinne kein „oben“ und „unten“ mehr, an das die Drohne gebunden ist.

Omnidirektionale Drohnen sind nichts vollkommen Neues. Die Forscher der ETH Zürich gehen aber einen Weg, der gleichzeitig hohe Praxisrelevanz verspricht.

Omnidirektionale Flugmanöver im Labor

Die neue Forschungsdrohne des Autonomous Systems Lab an der ETH Zürich sieht auf den ersten Blick wie ein ganz normaler Hexacopter aus, also eine Drohne mit sechs Armen. Auf den zweiten Blick erkennt man, dass jeder Propellerarm zwei sich gegenüberliegende Antriebe aus Motor und Propeller besitzt.

Bildquelle: Mike Allenspach, Karen Bodie et al / ETH Zurich | ©

Insgesamt wird die Drohne, die auf den sperrigen Titel „Omnidirectional Micro Aerial Vehicle“ hört, also von zwölf Propellern in der Luft gehalten.

Soweit ist das Design zwar schon kraftvoll, aber noch nicht unbedingt für den omnidirektionalen Flug geeignet. Um dieses zu ermöglichen, haben sich die Forscher einen Kippmenachnismus einfallen lassen.

Jeder der sechs Propellerarme kann dabei um seine eigene Achse gedreht werden und verändert so die Schubrichung des jeweiligen Antriebs. Gepaart mit einer ausgeklügelten Flight Controller Logik kann die Drohne so in jeder Position im Raum schweben.

Video zeigt aktuelle Möglichkeiten

In einem Video zeigen die Wissenschaftler, was ihr omnidirektionales Konzept bereits kann. Die Drohne ist dazu für die meisten Versuche an einem Band befestigt – eine extra Herausforderungen. Denn während der gesamten Flugmanöver, darf kein Rotor das Band berühren.

In mehreren Versuchen zeigt die Drohne eindrucksvoll, was möglich ist. Egal, ob in konstanter Schräglage oder vollständig auf die Seite gerollt: Das Luftfahrzeug steht dauerhaft stabil in der Luft.

Auch das Schweben über Kopf ist dabei kein Problem. Besonders imposant sind die Vorwärts- und Seitwärstollen am Ende des Videos. Solche Tricks sind wir aus der FPV-Welt gewöhnt, hier sorgt aber die Geschwindigkeit in der das Manöver durchgeführt wird dafür, dass die Drohne am Himmel bleibt.

Die ETH Zürich Drohne führt diesen „Stunt“ hingegen ganz gemütlich und beinahe in Slow Motion anmutend aus. Es ist sehr gut zu erkennen, wie die einzelnen Antriebe ständig ihre Position verändern.

Das Forschungsfeld über omnidirektionale Drohnen ist noch relativ jung. In der Praxis können solche Drohnen aber eine hohe Relevanz erlangen. Überall dort, wo in engen Räumen navigiert werden muss oder beispielsweise Seile oder Fäden sicher transportiert werden müssen (Stichwort: Stromkabel), sind omnidirektionale Flugfähigkeiten von großer Bedeutung.

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Während für den Außenstehenden bereits die reine Möglichkeit dieser Art von Flug erstaunlich scheint, sind die Forscher aus der Schweiz jedoch bereits der Effizienz auf der Spur. Wie eingangs erwähnt, ist der omnidirektionale Flug an sich nichts Neues. Diese Manöver mit einem Multirotor jedoch so zu gestalten, dass ein effizienter Schwebeflug möglich wird, ist ein Schlüssel dafür, die Technik auch in der Praxis verwenden zu können.

Quelle: Autonomous Systems Lab / ETH Zürich

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