TU Wien Smartphone macht Quadcopter völlig autonom

Die autonome Steuerung von Systemen ist ein Megathema für die Elektronik: Einem Team der TU Wien ist es jetzt gelungen, einem Quadcopter mittels handeslüblichem Smartphone zu einer völlig autonomen Steuerung zu verhelfen.

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Ein Quadcopter, der sich völlig autonom im Raum zurechtfinden kann wurde an der TU Wien entwickelt. Er kommt während des Fluges ohne menschliche Steuerungs-Eingriffe aus und muss im Gegensatz zu anderen Modellen auch nicht auf die Rechenpower eines am Boden stehenden Computers zurückgreifen. Die gesamte notwendige Rechenleistung ist mit an Bord – in Form eines handelsüblichen Smartphones.

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Quadcopter sind in den letzten Jahren weltweit zu einem beliebten Werkzeug für die Forschung geworden. Die kleinen viermotorigen Fluggeräte eignen sich nicht nur hervorragend, um wissenschaftliche Ideen aus der Regelungstechnik auszuprobieren, damit sie sicher und stabil fliegen. Mit ihnen wird auch untersucht, wie Maschinen am besten ihre Umwelt wahrnehmen und autonom agieren können.

Das Virtual-Reality-Team der TU Wien beschäftigt sich seit Jahren mit dem digitalen Erfassen visueller Daten. „Es war für uns also eigentlich ein logischer Schritt, uns in Richtung Robotik weiterzuentwickeln und mal eine Kamera auf einen Quadcopter zu packen“, sagt Hannes Kaufmann vom Institut für Softwaretechnik und Interaktive Systeme der TU Wien. Normalerweise werden Quadcopter von Menschen gesteuert oder sie funken ihre Daten an einen leistungsfähigen Rechner am Boden, der dann die nötigen Steuersignale zurückgibt. Der TU-Quadkopter ist hingegen völlig eigenständig.

Ein Smartphone als Auge und Gehirn

Ganz bewusst entschied man sich, kein teures vorgefertigtes Quadcopter-System zu kaufen, sondern aus sorgfältig ausgewählten Einzelteilen ein möglichst simples, kostengünstiges Gerät herzustellen. Das Herzstück – und der teuerste Bestandteil des TU-Quadcopters – ist ein Smartphone – genauer gesagt ein nicht mehr sehr aktuelles Samsung Galaxy S2. "Wir haben als mobile Platform das Samsung Galays S2 verwendet, da es bei Beginn des Projekts eines der leistungsstärksten, und trotz allem kompakten und leichten Modelle war", sagte Annette Mossel, die Chefdesignerin des Quadcopters.

Das Smartphone liefert über die Kamera die nötigen Bilder und dient gleichzeitig als Steuerzentrale. Ursprünglich war geplant, auch die Inertial Unit des S2 zu verwenden, die sich aber als zu ungenau für das Ausbalancieren des Quadcopters erwies. Annette Mossel: "Somit haben wir einen zusätzlichen 9DOF Sensorstick von Sparksfun (Gyro, Kompass, Magnetometer) am UAV angebracht. Mit neueren Handymodellen ließe sich auch die bereits vorhandene Inertial Unit des Handys nutzen.

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