Künstliche Intelligenz: Neue Highspeed-Drohne rast durch den Wald

Ein schneller Drohnen-Flug durch den Wald und das autonom? Forschende haben mithilfe von KI eine solche Drohne entworfen.

Artikel veröffentlicht am 11. Oktober 2021, 9:41 Uhr, Patrick Klapetz

Die autonome Drohne fliegt mit 40 km/h durch den Wald. (Bild: UZH)

Filmaufnahmen mit hohen Geschwindigkeiten durch Wälder oder unbekanntes Gelände erstellen, dafür brauchte man bisher sehr erfahrene Drohnen-Piloten. Zu groß waren die Gefahren, mit Bäumen oder anderen Objekten zusammenzustoßen oder durch plötzliche Windveränderungen gegen die nächste Wand geschmettert zu werden. Forschende der Universität Zürich sollen eine Drohne entwickelt haben, die dies autonom erledigt.

Davide Scaramuzza leitet die "Robotics and Perception Group" an der Universität Zürich und erklärt: "Beim Manövrieren einer Drohne muss man die Umgebung in Sekundenbruchteilen verstehen, um die Drohne schnell auf kollisionsfreie Bahnen zu lenken." Mit jahrelanger Erfahrung und Übung können menschliche Piloten solche Manöver bewältigen, auch wenn sie sehr schwierig seien, erklärt der Professor und fügt hinzu: "Maschinen tun sich damit noch immer schwer."

Dabei könnten solche Einsätze nicht nur spektakuläre Filmaufnahmen gewähren, sondern auch Leben retten. Beispielsweise bei einem Einsatz auf einer Baustelle, in einem Katastrophengebiet oder bei einem Unfall.

Künstliche Intelligenz: Von der Simulation in die Reale Welt

Mithilfe von künstlicher Intelligenz haben die Forschenden den Quadrokopter darauf trainiert, durch bisher unbekanntes Terrain zu fliegen, ohne mit Bäumen, Mauern oder anderen Hindernissen zu kollidieren - und das in einer Geschwindigkeit von bis zu 40 Kilometern pro Stunde. Die eingebauten Kameras halfen bei den Berechnungen der Route.

Trainiert wurde in einer simulierten Welt, in der die Drohne mittels Algorithmen Hindernissen umfliegen lernte. Rechenleistung und Zeit standen dem neuronalen Netz der Drohne zur Verfügung, um in Sekundenbruchteilen die beste Flugbahn zu errechnen. Die Messdaten der Sensoren und die genaue Position des Quadrotors waren dem Algorithmus dabei bekannt.

Zwar kann eine solche simulierte Lehre nicht auf die reale Welt angewendet werden, dafür spart sie viel Zeit ein: Die Erstellung von Karten durch Sensordaten und die Flugbahnberechnung im langsamen Flug entfielen. Einer der Mitautoren der Studie, die Doktorandin Elia Kaufmann, erörtert: "Interessanterweise müssen diese Simulatoren keine exakte Nachbildung der realen Welt sein. Mit dem richtigen Ansatz reichen sogar einfache Simulationen aus."

Die Forschung geht weiter

Als Nächstes sollen das System verbessert und schnellere Sensoren entwickelt werden. Diese sollen in kürzerer Zeit mehr Umgebungsinformationen liefern, damit die Drohne auch bei Geschwindigkeiten über 40 Stundenkilometern sicher fliegen kann. Dabei braucht das System sich nicht ausschließlich auf Drohnenflüge zu beschränken. In Zukunft könnte es laut den Forschenden auch in der Automobilindustrie beim autonomen Fahren zum Einsatz kommen.