Eine schnelle autonome Drohne fliegt durch den Wald

"Quelle: golem.de"

Wenn es darum geht, komplexe und unbekannte Umgebungen wie Wälder, Gebäude oder Höhlen zu erkunden, sind Drohnen kaum zu schlagen. Sie sind schnell, wendig und klein und können Sensoren und Nutzlasten praktisch überall hin mitnehmen. Ohne Karte finden sich autonome Drohnen jedoch kaum in einer unbekannten Umgebung zurecht. Im Moment werden erfahrene menschliche Piloten benötigt, um das volle Potenzial von Drohnen auszuschöpfen.

Ein schneller Drohnenflug durch den Wald und das autonom? Forscher haben eine solche Drohne mit Hilfe von KI konstruiert. Filmaufnahmen mit hoher Geschwindigkeit durch Wälder oder unbekanntes Gelände zu machen, erforderte bisher sehr erfahrene Drohnenpiloten. Zu groß war die Gefahr, mit Bäumen oder anderen Gegenständen zu kollidieren oder durch plötzliche Windänderungen gegen die nächste Wand geschleudert zu werden. Forschende der Universität Zürich sollen eine Drohne entwickelt haben, die das autonom macht.

Davide Scaramuzza leitet die «Robotics and Perception Group» an der Universität Zürich und erklärt: «Beim Manövrieren einer Drohne muss man die Umgebung im Bruchteil einer Sekunde verstehen, um die Drohne schnell auf kollisionsfreie Bahnen zu lenken.» Mit jahrelanger Erfahrung und Übung können menschliche Piloten solche Manöver bewältigen, auch wenn sie sehr schwierig sind, erklärt der Professor und ergänzt: „Maschinen tun sich noch immer schwer damit.

Mithilfe künstlicher Intelligenz trainierten die Forscher den Quadrocopter, durch bisher unbekanntes Gelände zu fliegen, ohne mit Bäumen, Mauern oder anderen Hindernissen zu kollidieren – und das mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 Stundenkilometern. Die eingebauten Kameras halfen bei der Routenberechnung.

Das Training fand in einer simulierten Welt statt, in der die Drohne lernte, Hindernisse mithilfe von Algorithmen zu umfliegen. Rechenleistung und Zeit standen dem neuronalen Netz der Drohne zur Verfügung, um in Sekundenbruchteilen den besten Flugweg zu berechnen. Dem Algorithmus waren die Messdaten der Sensoren und die genaue Position des Quad-Rotors bekannt.

Eine solche simulierte Lehre lässt sich zwar nicht auf die reale Welt übertragen, spart aber viel Zeit: Es müssen keine Karten mit Sensordaten erstellt oder die Flugbahn im Langsamflug berechnet werden. Einer der Co-Autoren der Studie, Doktorand Elia Kaufmann, erklärt: „Interessanterweise müssen diese Simulatoren keine exakte Nachbildung der realen Welt sein. Mit dem richtigen Ansatz reichen auch einfache Simulationen.“

Der nächste Schritt besteht darin, das System zu verbessern und schnellere Sensoren zu entwickeln. Diese sollen in kürzerer Zeit mehr Informationen über die Umgebung liefern, damit die Drohne auch bei Geschwindigkeiten über 40 Stundenkilometer sicher fliegen kann. Das System muss nicht auf Drohnenflüge beschränkt sein. Künftig könnte es laut den Forschern auch in der Automobilindustrie zum autonomen Fahren eingesetzt werden