Robotik

Unbemanntes Flugzeug landet auf einem Draht

Wissenschaftler am MIT haben ein Steuersystem entwickelt, das es einem kleinen Gleitflugzeug ermöglicht, auf einem Draht zu laden. Das System ahmt die Manöver nach, die Vögel beim Landen durchführen.

Kürzlich haben Schweizer Wissenschaftler einen Mechanismus vorgestellt, mit dem sich ein Flugroboter an Bäumen oder Wänden festkrallen kann. Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Mechanismus entwickelt, wie ein unbemanntes Flugzeug auf einem Ast landen kann.

Landen wie ein Vogel

Die Idee ist, den Landevorgang eines Vogels nachzuahmen: Anders als ein Flugzeug kann ein Vogel sehr abrupt aus vollem Flug abbremsen und sich auf einem kleinen Ast niederlassen. Das bewerkstelligt das Tier, indem es seine Flügel in einem relativ steilen Winkel anstellt. Dadurch kommt es zu einem Strömungsabriss, Turbulenzen und Wirbel bilden sich hinter dem Flügel. Was es dem Vogel ermöglicht, schnell abzubremsen, könnte jedoch ein Flugzeug in die Bredrouille bringen: Neigt es seine Tragflächen zu stark, stürzt es ab.

Dennoch ahmen Russ Tedrake und Rick Cory diesen Mechanismus mit ihrem Steuersystem nach. Dieses ermöglicht es einem Gleitflugzeug, auf einem Draht zu landen: Der etwa 90 Gramm schwere Gleiter fliegt auf den Draht zu. Etwa 3,5 Meter davor neigt er sich nach hinten, bremst und landet, indem er sich mit einem Haken unter dem Rumpf an dem Draht einklinkt. Das Flugzeug ist ein Gleiter ohne Antrieb. Es verfügt lediglich über einen Motor am Heck, um das Höhenruder zu bewegen. Außerdem es ist mit Lagesensoren ausgestattet.

Mathematisches Modell

Das Steuersystem zu entwickeln, war kein einfaches Unterfangen: Anders als über die einfache Strömung über einem Flügel, wissen die Wissenschaftler relativ wenig über einen Strömungsabriss. Zunächst mussten Tedrake und Cory deshalb ein mathematisches Modell dafür erstellen. Daraus errechneten sie eine Reihe von Manövern, die der Gleiter aus verschiedenen Startpositionen im Anflug auf den Draht ausführen muss. Da sich das Fluggerät nicht immer ideal verhält, bedurfte es zudem einer Reihe von Korrekturmanövern, die das Flugzeug durchführen muss, wenn die Sensoren melden, dass es von der Flugbahn abweicht.

Schema des Anfluges auf den Draht (Bild: MIT)

Die Berechnungen dafür führt der Gleiter jedoch nicht selbst aus. In ihrem Testlabor haben Tedrake und Cory Kameras an der Wand befestigt, die die Ausrichtung des Gleiters erkennen. Die Daten übertragen sie an einen Computer, der die möglichen Korrekturen errechnet und diese an den Gleiter schickt. Tedrake glaubt jedoch, dass in wenigen Jahren Prozessoren zur Verfügung stehen werden, die klein und leistungsfähig genug sind, um solche Berechnungen an Bord eines UAV durchzuführen.

Landen zum Laden

Mit ihrer Entwicklung hoffen die MIT-Forscher die Manövrierfähigkeit von UAVs verbessern zu können. Dass das System für große Drohnen wie das kürzlich von Boeing vorgestellte Phantom Eye geeignet ist, scheint wenig wahrscheinlich. Aber kleinere unbemannte Fluggeräte wie Wasp, Raven und Puma des US-Herstellers Aerovironment könnten durchaus auf einer Stromleitung eine Pause einlegen, beispielsweise um den Akku zu laden. Einen Mechanismus zum Anzapfen von Überlandleitungen hat kürzlich ein Techniker der US-Luftwaffe vorgestellt.