Robotik Drohne lädt im Flug einen Akku

Im Flug lädt eine Drohne einen Akku oder bringt eine Lampe zum Leuchten. Der Quadrocopter wurde mit einer Spule ausgestattet, die drahtlos Strom an eine zweite Spule übertragen kann.

Es gibt sicher einfachere und praktischere Wege, sein Mobiltelefon zu laden. Andererseits: Das eine Drohne erledigen zu lassen, ist schon cooler. Forscher des Nebraska Intelligent Mobile Unmanned Systems Lab (Nimbus Lab) in Lincoln haben ein unbemanntes Fluggerät (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) entwickelt, das drahtlos Strom überträgt und so einen Akku laden kann.

Als Drohne kommt ein Hummingbird zum Einsatz - ein Quadrocopter, der von Ascending Technologies aus Krailling bei München gebaut wird. Für die Aufgabe als Energielieferant wird das UAV noch modifiziert: Es wird mit einer Spule und einer Steuereinrichtung ausgestattet.

Schwingende Spulen

Die Übertragung der elektrischen Energie erfolgt per magnetischer Resonanz. Dazu werden zwei Kupferspulen so eingestellt, dass sie auf der gleichen Frequenz schwingen. Der Sender erzeugt ein Magnetfeld, das die zweite Spule zum Schwingen bringt. Auf diese Weise wird elektrische Energie vom Sender und Empfänger übertragen.

Wie viel Strom gesendet wird, hängt von der Entfernung der beiden Spulen ab. Wenn die Drohne eine Entfernung von etwa 20 Zentimetern zu der Empfängerspule habe, hätten die Forscher die besten Ergebnisse erzielt, berichtet das US-Wissenschaftsmagazin IEEE Spectrum: Dann übertrage die Drohne 5,5 Watt, die Effizienz liege bei 35 Prozent.

Strom für Sensoren

Nicht viel, aber ausreichend, um etwa eine kleine Lampe aufleuchten zu lassen. Oder eben einen Akku zu laden. Die Entwickler denken dabei allerdings weniger an den eines Mobiltelefons. Die Idee ist vielmehr, auf diese Weise beispielsweise die Akkus von Sensoren zu laden, die draußen angebracht sind, etwa um die Funktion von Bauwerken zu überwachen oder Umweltdaten zu sammeln. Eine andere Möglichkeit wäre, ein UAV aufs Meer hinausfliegen zu lassen. Dort würde der sich mit einem Unterwasserroboter treffen, der aufgetaucht ist, um seine Akkus zu laden.

Zuvor müssen die Forscher ihrem UAV allerdings beibringen, stabil über einen längeren Zeitraum in der optimalen Entfernung über der Empfängerspule in der Luft stehen zu bleiben. Außerdem wollen sie erreichen, dass die Drohne mehr elektrische Energie überträgt. Vorgestellt haben sie das fliegende Ladegerät kürzlich auf der International Conference on Robotics and Automation (ICRA).