Drohne: Gimball, die stabile Rempeldrohne

Gimball ist zwar sphärisch, Vorbild bei der Konstruktion waren aber Insekten: Wie diese bleibt auch Gimball nach einer Kollision stabil. Die Drohne hat sich schon durch einen Schweizer Wald gerempelt.

Artikel veröffentlicht am 30. Oktober 2013, 18:43 Uhr, Werner Pluta

Gimball: fliegen, wo andere Roboter nicht hinkommen (Bild: Alain Herzog/EPFL)

Roboterentwickler legen normalerweise großen Wert auf Hinderniserkennung und -vermeidung. Nicht so Adrien Briod und Przemyslaw Mariusz Kornatowski von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL): Der von ihnen entwickelte Flugroboter eckt gern an.

Gimball hat einen Durchmesser von 34 Zentimetern. Er wird von zwei Rotoren angetrieben und mit Hilfe zweier Flossenpaare gesteuert. Die Antriebs- und Steuerungseinheit ist kardanisch in einem praktischen sphärischen Käfig aufgehängt, der den Roboter schützt, wenn er gegen ein Hindernis fliegt.

Namen von Bauweise und Form

Die Aufhängung in dem Käfig sorgt dafür, dass die Antriebseinheit immer stabil bleibt, der Roboter also auch nach einer Kollision weiterfliegt. Vorbild seien Insekten, erklären die Forscher: Die könnten mit einem Hindernis kollidieren und danach einfach weiterfliegen. Bauweise und Form haben der Drohne auch den Namen gegeben: Gimbal ist die englische Bezeichnung für eine kardanische Aufhängung.

Zwar hatten die EPFL-Forscher schon zuvor Drohen gebaut, die anecken konnten. Diese hatten jedoch kein System, um sich zu stabilisieren. Nach einem Aufprall hätten sie deshalb dazu tendiert, in irgendeine beliebige Richtung weiterzufliegen, sagt Briod. "Die Idee war, dass der Körper des Roboters nach einer Kollision ausbalanciert bleibt, so dass er seine Flugbahn beibehält."

Leichtgewicht

Durch seine besondere Konstruktionsweise bleibt Gimball stabil und auf Kurs. Dadurch konnten die Entwickler zudem auf eine aufwendige Sensorik verzichten. Das bedeutet weniger Komplexität, mehr Robustheit und weniger Gewicht: Ohne Sensoren und aufgrund der Leichtbauweise aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff wiegt der Gimball nur etwa 370 Gramm.

Die Drohne ist für den Einsatz in unübersichtlichem Terrain konzipiert. Ziel sei gewesen, dort zu fliegen, wo andere Roboter nicht hinkommen, erklärt Briod, etwa in einem eingestürzten Haus. Eine Kamera an Bord der Drohne liefere Rettungskräften einen Einblick in die Situation vor Ort.

Rempeln im Wald

Dass Gimball tatsächlich trotz diverser Rempeleien auf Kurs bleibt und sein Ziel erreicht, haben die Forscher in einem Wald nahe Lausanne ausprobiert: Sie statteten die Drohne mit einem Kompass und einem Höhenmesser aus und schickten sie auf die Reise. Gimball behielt seine Flugbahn über mehrere hundert Meter bei, obwohl ihm mehr als ein Baum den Weg versperrte.

Briod und Kornatowski wollen ihre kollisionsfreudige Drohne auf der International Robot Exhibiton (Irex) vorstellen. Die Robotermesse findet vom 6. bis 9. November 2013 in der japanischen Hauptstadt Tokio statt.