Autonome Drohnen fliegen eigenständig zu einem vorgegebenen Ziel. Dabei weichen sie ohne manuelle Steuerung Hindernissen aus und passen sich an die Windbedingungen an. Doch was für einzelne Drohnen bereits gut funktioniert, wird zum Problem, wenn sich mehrere miteinander verbundene Flugobjekte untereinander koordinieren müssen. Gerade das wäre jedoch notwendig, um Lasten zu transportieren, die für eine einzelne Drohne zu schwer sind.
Gemeinsam stark
„Eine einzelne Drohne kann nur ein sehr begrenztes Gewicht tragen“, erklärt Sihao Sun von der TU Delft in den Niederlanden. „Das macht es schwierig, Drohnen für Aufgaben wie die Lieferung schwerer Baumaterialien in abgelegene Gebiete, den Transport großer Mengen an Erntegut in Bergregionen oder die Unterstützung bei Rettungsmissionen einzusetzen.“ Um diese Einschränkung zu überwinden, haben Sun und sein Team ein System entwickelt, bei dem mehrere Drohnen gemeinsam eine an Kabeln hängende Nutzlast bewegen.
„Die eigentliche Herausforderung dabei ist die Koordination“, sagt Sun. „Wenn Drohnen physisch miteinander verbunden sind, müssen sie aufeinander und auf externe Störungen wie plötzliche Bewegungen der Nutzlast in schnellen Bewegungen reagieren. Herkömmliche Steuerungsalgorithmen sind dafür einfach zu langsam und zu starr.“ Bisherige Drohnen, die gemeinsam Lasten transportieren, können sich daher nur sehr langsam fortbewegen und eignen sich nicht für zeitkritische Missionen.
Schnell, flexibel und robust
Der neu entwickelte Algorithmus dagegen ermöglicht schnelle, flexible Anpassungen. Egal ob die Last schwankt, ein starker Windstoß von der Seite kommt oder ein schmales Hindernis zu überwinden ist: das System berechnet in Echtzeit, wie sich welche Drohne bewegen muss, damit die Last sicher zum Ziel kommt. Dabei überwacht ein Controller die Seilspannung und sorgt dafür, dass die Drohnen die passenden Ausgleichsbewegungen machen. „Wir haben bis zu vier Drohnen gleichzeitig eingesetzt, Hindernisse hinzugefügt, mit einem Ventilator Wind simuliert und sogar eine sich bewegende Nutzlast wie einen Basketball verwendet, um die dynamischen Reaktionen zu testen“, berichtet Sun.
