Roboter helfen aus der Luft

Unbemannte Hubschrauber erschließen ganz neue Möglichkeiten: Fehler in Solaranlagen lassen sich aus der Luft mit einer Wärmebildkamera schnell entdecken, Windkraftanlagen und Brücken mit Hilfe der 50 bis 150 Zentimeter großen Helikopter leichter kontrollieren. Sie ermöglichen spektakuläre Luftaufnahmen für Film und Fernsehen, und die Polizei kann Großereignisse aus der Luft überwachen. Wissenschaftler erfassten mit Hilfe einer Drohne den Bestand der Pinguine in der Antarktis, und in der Schweiz setzen Bauern die Gefährten bereits ein, um vor der Ernte mit dem Mähdrescher Rehkitze und Rebhühner im Feld aufzuspüren.

Noch vor einigen Jahren war diese Technik fast ausschließlich beim Militär im Einsatz. Der Vorteil der Kleinst-Helikopter mit ihren vier bis acht Rotoren ist vor allem ihre Stabilität in der Luft - und das auch bei starkem Wind: Sie bleiben auf der anvisierten Position einfach stehen. Ein kompliziertes Manövrieren und Aussteuern wie bei einem Helikopter mit nur einem Propeller ist bei diesen Fliegern nicht nötig. Zu haben sind die unbemannten Luftkünstler für 15.000 bis 40.000 Euro.

Fliegende Roboter spielen Tennis

Die Hubschrauber können aber nicht nur gute Aufnahmen aus der Luft machen. Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich entwickeln kleine Flugroboter, die auch ohne GPS und Fernsteuerung auskommen und mit einem Minicomputer selbständig sogar in geschlossenen Räumen navigieren und handeln können.

Auf der Hannover-Messe stellten Forscher und Studenten der ETH Zürich die Möglichkeiten und Einsatzfelder der Mini-Helikopter vor. Beispielsweise spielen da zwei Helikopter Tennis. Jeder Roboter ist mit einem Schläger bestückt, die beiden schlagen den Ball im Wechsel hin und her. Die Kameras in den Robotern erfassen das fliegende Objekt, und die Computer errechnen die Flugbahn und den Schwung, den die Schläger benötigen, um den Ball zurückzuspielen.

Das Balancieren von Stäben, Tanzen nach Musik, präzises Bauen von Türmen ist für die Flugroboter der ETH Zürich kein Problem. Ein Student schleudert vor den staunenden Messe-Besuchern einen Flugroboter kräftig in die Höhe. Die vier Propeller surren kurz, dann steht der Quadrokopter wieder ganz ruhig in der Luft.

Auch auf Handbewegungen können die Flugroboter reagieren. Mit dem Kamera-Auge hat ein Flugroboter die Hand erfasst und bewegt sich vor und zurück, genau so, wie sich die Hand bewegt. Das Ganze sieht spielerisch aus, aber dahinter steckt eine präzise Steuerung und eine enorme Rechenleistung, erklärt Fabian Müller.

Der 26-jährige Student hat gerade seine Masterarbeit zu den fliegenden Helfern an der ETH abgeschlossen. "Die Herausforderung besteht vor allem darin, die Flugroboter stabil in der Luft zu halten und dann Kontroll-Algorithmen zu entwickeln, so dass die Helikopter auch das machen, was wir sehen wollen. Dazu gehört, dass sie bestimmte Pfade abfliegen, dass sie Kunststücke vollbringen und dass sie wieder landen, wenn wir es möchten."

Kein Einsatz in verstrahlten Gebieten

Vor allem auch für Katastropheneinsätze sind die Kleinst-Drohnen interessant. Der Einsatz von Robotern bei Atomkatastrophen wie in Fukushima liegt da nahe. Doch bislang werden Roboter in den verstrahlten Ruinen kaum eingesetzt, denn die radioaktive Gammastrahlung ist für die Elektronik der Roboter ein großes Problem. Die energiereiche Strahlung kann Messfühler und Schaltkreise schädigen, gespeicherte Daten löschen und so den Roboter vollkommen außer Kraft setzen.