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Fliegende 3D-Augen

Flugroboter: Sensor misst exakt in drei Dimensionen
Fliegende 3D-Augen

Die 3D-Kamera im Flugroboter erkennt aus 7 m Entfernung kleinere Objekte von 20 mal 15 cm Bild: Fraunhofer IMS
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Intelligente Schwärme aus Flugrobotern eignen sich als universelles Werkzeug für Polizei, Krisenmanager oder Städteplaner. Für einwandfreie Flugmanöver ohne Kollisionen sorgt ein spezieller 3D-Sensor von Fraunhofer-Forschern.

Wie auf Kommando steigt das Team langsam laut surrend in die Luft. Gut zwei Dutzend Flugroboter fliegen über der Menschenmenge aus Tausenden von Fußballfans. Aufgebrachte Rowdys haben das Spielfeld gestürmt und bengalische Feuer gelegt. Es kommt zu Schlägereien, Rauch verhindert die Sicht, es herrscht Chaos. Nur der Flugroboter-Schwarm behält die Übersicht.

Die unbemannten Flugroboter sind eine Art Mini-Hubschrauber mit einer Spannweite von etwa 2m. Auf den beiden seitlichen Schwenkflügeln sitzt jeweils ein Propeller. Sie verleihen dem Fluggerät eine schnelle und präzise Manövrierbarkeit. Beim Flug über das Spielfeld fangen die Kameras und Sensoren die wichtigsten Bilder und Daten ein und funken sie zur Zentrale. Wo gibt es Schwerverletzte? Wo müssen Feuer gelöscht werden? Über welchen Weg lässt sich die rivalisierende Meute am besten auseinanderbringen?
Dank der Informationen können die Einsatzleiter schneller wichtige Entscheidungen treffen, während die Roboter wie ein Vogelschwarm selbstständig über die Arena navigieren – ohne dabei miteinander oder mit anderen Hindernissen zu kollidieren.
Herzstück der Technologie, die Kollisionen verhindert, ist ein CMOS-Sensor von Fraunhofer-Forschern des Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg. „Der Sensor kann sehr effizient dreidimensionale Abstände vermessen“, sagt Werner Brockherde, Leiter der Entwicklungsabteilung. Wie bei einer Schwarz-Weiß-Kamera erfasst jeder Bildpunkt auf dem Sensor einen Grauwert. „Obendrein bekommt man zu jedem Pixel aber noch einen Abstandswert“, erklärt Brockherde. Auf diese Weise kann der Flugroboter die Position von anderen Objekten im Raum genau bestimmen. So erkennen die Roboter auf eine Entfernung von bis zu 7,5 m selbst kleinere Objekte von bis zu 20 mal 15 cm – und das in Echtzeit.
Die Flugroboter sollen nicht nur bei der intelligenten Luftüberwachung von Großereignissen zum Einsatz kommen. Katastrophenhelfer könnten von ihnen ebenso profitieren wie etwa Städteplaner, die mit ihnen detaillierte 3D-Modelle von Straßenzügen erstellen oder großflächig Dächer auf ihre Eignung für Solar-Anlagen prüfen könnten. Ob virtuelle Karten von schwer zugänglichen Gebieten, Überwachung von Baustellen, Kontaminationsmessungen auf AKW-Anlagen – für viele Anwendungen wären teure Luft- oder Satellitenaufnahmen nicht mehr notwendig.
Am 12. und 13. Juni stellen die IMS-Ingenieure ihre Sensortechnologie beim Fraunhofer CMOS Imaging Workshop in Duisburg vor.
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