Zurück in die Zukunft 10 – Drohnen am Limit

21. August 2015
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Der AscTec Hummingbird ist bereits bekannt durch zahlreiche revolutionäre Drohnen-Kunststücke von diversen Universitäten. Die meisten dieser Videos, die diesen unbemannten Flugroboter zeigen, entstehen in der Flying Machine Arena der ETH Zürich. Jetzt haben Forscher in einem Testszenario die Grenzen des Möglichen ausgelotet.

Die Schweizer Universität ist eine der weltweit führenden technisch-natur-wissenschaftlichen Hochschulen. Sie zählt etwa 18.500 Studierende aus über 110 Ländern, davon 4.000 Doktorierende. Bekannte Persönlichkeiten wie Albert Einstein und Ferdinand Piech haben dort studiert und einen Ehrendoktortitel.

Zentripetalbeschleunigung & Drohnen-Fluggeschwindigkeiten bis 50 km/h

Das Video zeigt einen konstanten Hochgeschwindigkeitsflug einer an einen Pfosten gebundenen, „gefesselten“ Drohne auf engem Raum. Durch die Zentripetalkraft, die auf den Quadkopter wirkt, konnten im Kreis Hochgeschwindigkeitstrajektorien mit unterschiedlichen Systemausrichtungen geflogen werden. Geschwindigkeiten bis über 50 km/h und Zentripetalkräfte von über 13 g konnten hier bei einem Radius von 1,7 Meter erreicht werden.

„High-g Quadrokopter“ Testflug in der Flying Machine Arena der ETH Zürich.

Hochgeschwindigkeitsflug & Vollbremsung

Der Praxistest erlaubt Rückschlüsse auf das Flugverhalten der Drohne bei extremer Fluggeschwindigkeit. So kann man beispielsweise die Effizienz der Propeller feststellen und Luftwiderstände am Flugroboter messen. Des Weiteren können physische Grenzen des Flugsystems identifiziert werden. In diesem sicheren Testrahmen können außerdem die Kräfte und Auswirkungen von Hochgeschwindigkeitsmanövern, beispielsweise abrupte Flugmanöver oder Vollbremsungen bei hohen Flugtempi, erforscht werden.

Und nun stellen Sie sich vor, dass man diesen tragenden Pfosten entfernt und durch entsprechende Parametereinstellungen und Vorprogrammierung am Flugsystem diese Kräfte imitiert beziehungsweise durch Flugleistung kompensiert; das System könnte dann so optimiert werden, dass durch eine gewisse Initialisierung die Drohne in der Lage ist leistungsoptimiert Kurven zu fliegen und leistungsoptimiert zu bremsen.

Forschendes Projekt-Team: Maximilian Schulz, Federico Augugliaro, Robin Ritz, and Raffaello D’Andrea

  • Instituts für dynamische Systeme und Regelungstechnik (IDSC), ETH Zürich – http://www.idsc.ethz.ch
  • Video: Federico Augugliaro, Maximilian Schulz
  • Testraum: ETH Zürich, Flying Machine Arena – http://www.flyingmachinearena.org
  • Technische Spezifikationen:
    • Flugsystem (Rahmen, Motoren, Motorenregler): AscTec Hummingbird, Ascending Technologies
    • Propellers: Flexible 8’ propellers, Ascending Technologies
    • Elektronische Komponenten: PX4 FMU und selbstentwickelte Elektronik
    • Infrastruktur: Flying Machine Arena
  • Quelle: http://flyingmachinearena.org/videos/

Zur Flying Machine Arena: Die Flying Machine Arena bietet eine sichere, kontrollierte Testfläche zur Forschung und für valide Messungen mit mobilen Robotern. Durch die Raumgröße ist es möglich, dort Hochgeschwindigkeits- und Dynamiktests am Boden und in der Luft durchzuführen. Durch ein hochpräzises Motion-Capture-System und eine umfangreiche Ausstattung an Messinstrumenten, ist es möglich Tests sehr präzise auszuwerten und eine hohe Validität der Messungen zu realisieren. Ideal für visionäre Forschungskonzepte und neuartige Testprojekte. http://www.flyingmachinearena.org



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