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ETH Zürich Ein Multicopter, der sich selbst zusammenbaut

Autor / Redakteur: Peter Koller / Sariana Kunze

Ein Multicopter, der nicht nur autonom fliegt, sondern sich sogar selbstständig aus einzelnen Elementen zusammensetzt – dieses Konzept haben Forscher an der ETH Zürich realisiert.

Flugtest mit 12 Einzelelementen
Flugtest mit 12 Einzelelementen
(ETH Zürich/youtube)

Jeder kennt den Spruch: Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile. Ein faszinierender Beleg für diese These ist das an der ETH Zürich von Professor Raffaello D´Andrea entwickelte Konzept namens Distributed Flight Array. Es besteht aus Einzelelementen in der Form eines Zahnrades mit sechs geschwungenen "Zähnen" außen und mit einem Propeller in der Mitte. Die Einzelelemente selbst sind nicht kontrolliert flugfähig, weil ein Drehmomentausgleich für den Rotor fehlt, wie er etwa bei Helikoptern durch den Heckrotor erzeugt wird.

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Die einzelnen Elemente müssen sich daher am Boden schon zusammenfinden, wozu jedes Element drei sogenannte Omniwheels hat – mit diesen Rädern können sich die Elemente in jede Richtung bewegen. Über kleine Magnete koppeln sich die Elemente zu einem größeren autonomen Fluggerät zusammen. Es steigt auf eine vorher definierte Höhe und bleibt dort für einige Minuten in der Luft stehen, ehe es "auseinanderbricht" und die einzelnen Elemente zu Boden fallen.

Kernelement des Konzepts DFA ist die Ausstattung der Elemente mit Sensorik und der Fähigkeit zu Kommunzieren. Das geschah anfangs über mechanische Kontaktpunkte, in der aktuellen Version aber drahtlos über Infrarot. Das Besondere an dem Konzept ist, dass es kein Hauptelement gibt, das die anderen steuert. Jedes Element erfasst über Lagesensoren, wie sie in jedem Smartphone verbaut sind, den Zustand des Gesamt-Arrays und steuert entsprechend den Schub seines Propellers. Über den Infrarot-Datenaustausch kann das Konstrukt seine Lage im Raum erfassen und so die Position halten.

In Versuchen wurden Anordnungen mit bis zu 12 Einzelelementen erfolgreich getestet. Das Array muss dabei auch keine symmetrische Form haben. Wichtig ist nur, dass die Gesamtzahl der Elemente geradzahlig ist, denn bei jeweils der Hälfte der Elemente muss der Rotor im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, um einen Drehmomentausgleich zu gewährleisten.

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