Flying Robots (deutsch)

Aus Labor für Echtzeitsysteme

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Flobby1
Flobby1

In diesem Projekt entwickeln wir Technologien und Algorithmen für fliegende Roboter, die sowohl innerhalb als auch außerhalb von Gebäuden operieren können. Mehrere solcher Roboter sollen dabei interagieren können.

Ein solches unmaned aerial vehicle (UAV) -- mit einer Kamera ausgestattet -- kann verwendet werden um damit beispielsweise Windräder oder andere technische Anlagen zu untersuchen oder aber als flexibles, fliegendes, drahtloses Rechnernetzwerk.

In Deutschland gibt es viele Entwicklungen im Umfeld der UAV, insbesondere im Umfeld von Quadrokopter. Der bekannte Spielzeug-Quadrokopter X-Ufo ist hier erfunden worden und es gibt mindestens zwei Unternehmen, die hochentwickelte, professionelle Quadrokopter vertreiben (microdrones GmbH und AirRobot GmbH & Co. KG). Eine Reihe unterschiedlicher Communities entwickeln kleine Quadrokopter mehr oder weniger zum Spaß oder als Plattform für Luftbildaufnahmen (Mikrokopter und UAVP). Daneben forschen -- wie wir -- eine Reihe von Hochschulen an der Thematik.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt haben wir eine Flugplattform, die auf dem Mikrokopter von Holger Buss und Ingo Busker basiert. Wir haben die so genannte Flight-Control modifiziert und eine zentrale Steuerung -- wir nennen sie Flobby-Control -- hinzugesetzt. Die Flobby-Control kommuniziert mit einer Remote-Steuerung über WLAN (54MBit/s). Über diese Kommunikationsstrecke werden die Kommandos zum fliegenden Roboter (Flobby) und von diesem Flugparameter und Sensorwerte übertragen. Damit haben wir einen sehr nützlichen, digitalisierten, tcp/ip basierten Kommunikationskanal. Obwohl der Quadrokopter noch direkt gesteuert wird (also kurze Latenzzeiten gefordert werden) hat sich die WLAN-Verbindung bisher bewährt. Um die Übernahme (Hijacking) des Flobby zu verhindern, werden wir die Kommunikation mit Hilfe eines virtuellen privaten Netzwerks (OpenVPN) absichern. Für die Flobby-Control setzen wir ein Embedded Linux System auf Basis eines Gumstix (600MHz, 128MByte Ram, 32MByte Rom, WLAN, micro-SD-card, GPIOs, I2C...) ein.

Unsere gegenwärtigen Entwicklungsziele sind:

  • Stabilisierung der Handhabungseigenschaften unseres UAV. Das ist wichtig für die intelligent Indoor-Operationen. Zur Zeit arbeiten wir hier mit klassischen Infrarotsensoren und mit Bildverarbeitung.
  • Positionsbestimmung. Das ist kein wirkliches Problem für den Flug außerhalb von Gebäuden, da hier GPS zur Verfügung steht und per GPS die Position auf rund +/- 1m genau bestimmt werden kann. Für Indoor-Operationen benötigen wir aber eine Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von einigen Zentimetern. Zur Zeit untersuchen wir hier geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen.
  • Autonomer Flug. Zur Zeit muss unser Flobby in ständigem Kontakt mit der Remote-Steuerung sein. In der Zukunft soll der Kopter aber selbständig agieren können. Er soll eine Aufgabe bekommen ("Finde das Objekt ABC") und an dieser arbeiten (unter Umständen mit der Hilfe anderer Flobbys). Dafür benötigen wir nicht nur die Positionsbestimmung sondern auch eine Hinderniserkennung.
  • Zusammenarbeit mehrere fliegender Roboter. Mehrere Flobbys sollen ihre Flüge selbst organisieren.
  • Bessere Remote-Steuerung. Zur Zeit wird Flobby über ein Notebook mit Hilfe einer speziellen Applikation gesteuert. Diese sendet einfache Kommandos und visualisiert Flugparameter und Sensorwerte. Die erste Version einer derartigen Software für ein PDA (Nokia N800), bei der der Flobby über das Touchpad gesteuert wird, haben wir bereits getestet. Der PDA soll auch Bilder, die vom fliegenden Roboter aufgenommen wurden, anzeigen.

Architektur des fliegenden Roboters

Weitere Informationen zum Projekt:

Vorbilder:

Internes

Sonstiges

Persönliche Werkzeuge