Neuer Algorithmus lässt Drohnen schneller fliegen als Piloten

Drohnen sollten schnell sein, damit sie gut einsetzbar sind. Aufgrund ihrer begrenzten Akkulaufzeit müssen sie jede Aufgabe – etwa die Suche nach Überlebenden in einem Katastrophengebiet, die Inspektion eines Gebäudes oder die Lieferung von Waren – in kürzester Zeit erledigen. Dazu fliegen sie verschiedene Wegpunkte ab oder inspizieren bestimmte Orte und müssen jedes Mal die beste Flugbahn und die richtige Beschleunigung wählen.

Die besten menschlichen Drohnenpiloten schneiden bei solchen Manövern sehr gut ab und haben autonome Systeme bei Drohnenrennen bisher immer übertroffen. Nun hat eine Forschungsgruppe der Universität Zürich (UZH) einen Algorithmus entwickelt, der die schnellste Flugbahn finden kann, um einen Quadrotor – eine Drohne mit vier Propellern – durch mehrere Wegpunkte auf einem Rundkurs zu führen.

«Unsere Drohne ist die schnellste Runde geflogen und hat dabei zwei Weltklasse-Piloten auf einer experimentellen Rennstrecke geschlagen», sagt Davide Scaramuzza, der die Robotics and Perception Group an der UZH leitet sowie die Rescue Robotics Grand Challenge des NCCR Robotics, der die Forschung finanziert hat.

«Dieser Algorithmus ist der erste, der die schnellstmöglichen Flugbahnen generiert und gleichzeitig die Limiten der Drohne wirklich berücksichtigt», sagt Scaramuzza. Frühere Arbeiten vereinfachten entweder das Quadrotor-Modell oder die Darstellung der Flugbahn und waren daher suboptimal. «Bisher hat man die Flugbahn in Abschnitte aufgeteilt und bestimmten Wegpunkten zugeordnet. Die neue Schlüsselidee ist, dass unser Algorithmus der Drohne nur sagt, dass sie alle Wegpunkte durchfliegen soll – aber nicht, wie oder wann sie das tun soll», ergänzt Philipp Föhn, Doktorand und Erstautor der Studie.