TEIL C

Elektro- und Solarfluggeräte

2018 (B)

Neue Einsatzbereiche

Im Januar 2018 werden im australischen Bundesstaat New South Wales weltweit erstmals zwei Jugendliche mit einer Drohne aus Seenot gerettet. Die Details dieser Geschichte finden sich in der Gesamtpräsentation der Little Ripper LifeSaver Drohne im Jahr 2015, die ursprünglich dazu gedacht war, Haifische auszuspähen (s.d.).

Anfang Mai 2018 wird gemeldet, daß ab dieser Saison auch die Rettungsschwimmer an der Ostsee auf Hilfe aus der Luft zurückgreifen können, nachdem das Deutsche Rote Kreuz (DRK) im Sommer des Vorjahres in Heringsdorf auf der Insel Usedom einen entsprechenden Test mit einer Rettungsdrohne durchgeführt hatte. Es war der erste Einsatz solcher Drohnen an Stränden in Mecklenburg-Vorpommern. Für das Pilotprojekt hatte die Luftfahrtbehörde eine befristete Genehmigung erteilt.

Genau wie die LifeSaver Drohne kann auch die DRK-Drohne eine zusammengefaltete Schwimmhilfe in der Nähe des Hilfesuchenden abwerfen. Diese bläst sich bei Wasserkontakt automatisch zu einem langen Schlauch auf. Für Schwimmer in Not können so wertvolle Sekunden bis zum Eintreffen der Rettungsschwimmer gewonnen werden. Zudem können Sucheinsätze in Strandnähe durch die Drohnen-Livebilder aus der Luft unterstützt werden.

Mit dem offiziellen Start der Badesaison Mitte Mai sind die Drohnen nun an 14 Badestränden an der Ostsee sowie an vier größeren Binnenseen des Bundeslandes im Einsatz. Die Fluggeräte sind bis zu 85 km/h schnell und mit einer Kamera ausgestattet, wobei die übermittelten Bilder aus datenschutzrechtlichen Gründen nicht gespeichert werden.

Von einer weiteren Rettung wird im August berichtet, als eine Gruppe von sieben Schwimmern, die etwa 70 m vom Strand des spanischen Hafens Sagunto entfernt sind, in einem Sog gefangen in Gefahr geraten, trotz des relativ flachen Wassers aufs Meer hinausgetragen zu werden. Als sie einem Rettungsschwimmer ein Zeichen geben können, wird umgehend eine Rettungsdrohne losgeschickt. Bei dieser handelt es sich um eine Auxdron LFG (Lifeguard) Drohne der 2015 von Adrián Plazas und Enrique Fernández in Valenciana gegründeten Firma General Drones S.L.

Nach dem Erstflug im Jahr 2017 war die für Prävention, Suche und Rettung konzipierte Drohne, die sich im Notfall auch bei ungünstigen Wetterbedingungen schnell und effizient bewegen kann, in diesem Jahr eingeführt und in Produktion genommen worden. Der Auxdron verfügt über einen wasserdichten Kohlefaserkörper und besitzt acht Propeller/Motoren, die sich an den Enden von vier Armen befinden.

Er hat eine maximale Flugzeit von 34 Minuten – die bei einer Nutzlast von zwei aufblasbaren Schwimmwesten aber auf 26 Minuten sinkt. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 80 km/h. Die Drohne agiert jedoch nicht autonom, sondern wird von einem ausgebildeten Rettungsschwimmer mit Hilfe der eingebauten Kamera zum Opfer gesteuert. Zusätzlich ist sie mit einer Infrarotkamera ausgerüstet und so konzipiert, daß sie beständig gegen Sonne, Feuchtigkeit und Korrosion ist.

Bei dem jüngsten Vorfall steuert der an Land tätige Operator Diego Torres die Drohne aus der Ferne zu den Schwimmern, wobei er durch eine Funkverbindungen mit dem Rettungsschwimmer sowie durch die Echtzeit-Videobilderfassung von der Bordkamera geführt wird. Als die Drohne die Schwimmer erreicht, zeigt das Video, daß insbesondere eine Frau wirklich mit der Strömung zu kämpfen hat, weshalb Torres ihr eine der Schwimmwesten hinunterläßt, die an der Drohne angebunden sind und sich bei der Berührung mit dem Wasser automatisch aufblasen.

Kurz darauf kommen die Rettungsschwimmer auf Jet-Skis an, um die Frau zu bergen und ans Ufer zu bringen, während die Auxdron-Drohne weiter über den restlichen Schwimmern schwebt, sie überwacht und ihren Standort markiert, bis auch diese abgeholt werden können.

Eine besondere Option der Drohne, die seit dem Sommer für die Überwachung der Strände von Port de Sagunt und Palma de Mallorca verantwortlich ist, besteht in der Modularität ihrer Nutzlast, die aus zwei Schwimmwesten, einer größeren Schwimmhilfe oder eines starken Lautsprechers bestehen kann, um aus der Luft Anweisungen zu geben.

Kontextbezogen soll erwähnt werden, daß im Oktober 2020 an der TH Köln unter der Leitung von Prof. Ompe Aimé Mudimu vom Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr das Forschungsvorhaben GUARDIAN (Gesamtsystem zur semi-autonom Rettung von Ertrinkenden mit UAV und Vorhalteboxen in Ufernähe) startet, das gemeinsam mit dem Projektpartner Nickel Holding GmbH durchgeführt und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über zwei Jahre gefördert wird.

Bei dem Vorhaben soll eine robuste Outdoor-Drohne entwickelt werden, die in wenigen Sekunden bei einer in Not geratenen Person ein Auftriebsmittel – zum Beispiel einen Rettungsring – herablassen kann.  Die Anforderungen an das drohnenbasierte Rettungssystem sollen gemeinsam mit der Deutschen Lebens-Rettungs-Gesellschaft (DLRG) und anderen Organisationen wie der Feuerwehr erarbeitet werden.

Im Juli 2021 folgt ein Bericht der britischen Royal Navy, die zusammen mit Defence Equipment and Support (DE&S) des Verteidigungsministeriums und den Unternehmen Malloy Aeronautics und Planck Aerosystems an Drohnen arbeitet, die bei der Rettung über Bord gefallener Seeleute helfen sollen.

Hierfür sind in den vergangenen Monaten sowohl in der Tauchschule der Royal Navy auf Horsea Island in Portsmouth als auch auf See Versuche mit Drohnen vom Typ Minerva T-80 und Minerva T-150 durchgeführt worden, die schwere Lasten transportieren und potentiell lebensrettende Ausrüstung wie eine Rettungsboje abwerfen können. Das Abwurfmanöver basierte auf den Erkenntnissen aus den Tests von Versorgungsdrohnen, die von den Royal Marines bei Kommandoübungen in Norwegen und Zypern im Jahr 2020 durchgeführt wurden.

Ende Mai 2019 meldet die Presse den ersten Einsatz der SearchWing Drohne der Hochschule Augsburg, die gebaut wurde, um schiffbrüchige Flüchtlinge im Mittelmeer besser finden zu können. Die Mission erfolgt zusammen mit dem Hamburger Resqship e.V., der mit einem gecharterten Segelboot Aufklärungsmissionen vor der libyschen Küste durchführt.

Die Idee dazu hatte Prof. Friedrich Beckmann auf dem CCC Anfang 2017 einem Talk aus dem Vorjahr entnommen, in dem über den Einsatz von Rettungsdrohnen durch die private Organisation Seawatch e.V. gesprochen wurde. Nachdem er die Sache seinen Studenten vorgestellt hatte, wurde im Mai 2017 die unabhängige non-profit Organisation SearchWing Augsburg gegründet.

Die günstige Selbstbau-Drohne aus Styropor, die sich an dem Modell Mini Talon orientiert, fliegt einen vorprogrammierten Kurs ab, macht dabei Bilder und kehrt zum Rettungsschiff zurück. Mit einer Reichweite von 100 km macht die SearchWing auf einem 45-minütigen Rundflug über 2.000 Fotos, die im Anschluß ausgewertet und nach Booten abgesucht werden.

Die genannte Drohne gibt es als Flugzeugzelle, d.h. ohne Kamera und Elektronik, allerdings schon zu einem Preis ab 70 €, so daß sich die Arbeiten von SearchWing wohl nur auf die Ausstattung beschränken. Anfang März 2020 liefert SearchWing vier Search-And-Rescue (SAR) Flieger für den ersten Einsatz auf der Alan Kurdi.

Im November 2019 testet die Deutsche Gesellschaft zur Rettung Schiffbrüchiger (DGzRS) vor der vorpommerschen Küste zwischen Rügen und Usedom gemeinsam mit neun Partnern erfolgreich ein unbemanntes Luftfahrtsystem für den Einsatz im Seenotfall. An dem Projekt sind  u.a. die Technische Universität Dortmund und die Deutsche Telekom sowie die Firma Droniq beteiligt.

Am Ende des vor drei Jahren gestarteten und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes LARUS (Lageunterstützung bei Seenoteinsätzen durch unbemannte Luftfahrtsysteme) steht ein vom Bremer Unternehmen Hanseatic Aviation Solutions entwickeltes, unbemanntes Starrflügelflugzeug mit 3,6 m Spannweite und einem Gewicht von etwa 25 kg, das bis zu 140 km/h schnell ist. Als Grundlage dient allerdings die brennstoffbetriebene Drohne S360Mk.II, weshalb das Projekt hier nur zur Abrundung der Übersicht aufgeführt wird.

Für die Anforderungen der Seenotrettung ist die Drohne mit verschiedenen Kommunikations- und Sensorik-Komponenten ausgestattet. So verfügt sie über einen modifizierten Transponder für das in der Schiffahrt übliche Automatische Identifikationssystem (AIS). Damit kann sie Ortungssender lokalisieren, wie sie in modernen Rettungswesten zum Einsatz kommen. Das LARUS-System spürt die AIS-Signale, die meist nur in kleinem Radius um die im Wasser befindliche Person zu empfangen sind, aus der Luft auf und leitet die Daten an Rettungseinheiten weiter, die noch nicht vor Ort sind.

Der DGzRS zufolge wird die Rettung an sich auch künftig durch Menschen in Seenotrettungskreuzern und Hubschraubern erfolgen, während die automatisiert fliegenden Drohnen zusätzliche Kommunikationskapazitäten schaffen und aktuelle Lagebilder liefern sollen. In der Abschlußphase des Projektes fliegt das System eine Gesamtstrecke von mehr als 1.220 km, einen großen Teil davon außerhalb der Sichtweite der Bodenstation.

Zu den weiteren Drohnen, die im Bereich des Rettungswesen eingesetzt werden sollen, gehört die Light of Life Drohne, die als zuverlässige Lichtquelle bei der Katastrophenhilfe dienen soll und im Juli in den Fachblogs gezeigt wird.

Die von Kuang Wei, Jing lv und Qiaoshi Meng entwickelte Konzeptdrohne basiert auf der Erfahrung, daß nach einer Naturkatastrophe – während viele Menschen, Familien und sogar Haustiere auf ein Rettungsteam warten – häufig Stromausfälle folgen, so daß die Teams in der Regel Taschenlampen oder andere Lichtquellen einsetzen müssen, um nach Einsetzen der Dunkelheit Überlebende zu finden.

Das Light of Life Konzept kombiniert daher eine Drohne mit starken LED-Leuchten, um den Rettungskräften bei der nächtlichen Suche und der Rettung von Opfern zu helfen. Dabei besitzt jede Drohneneinheit eine Sechseckform, so daß mehrere Drohnen durch Magnete zu einer größeren Lichtquelle verbunden werden können, sollte dies erforderlich werden.

Zur Erinnerung: Der erste Entwurf einer ‚Lichtbringer‘-Drohne geht wohl auf den Designer Jaka Plešec mit seiner Walkalight drone im Jahr 2014 zurück, doch alleine stehen die beiden Entwürfe trotzdem nicht. So erscheinen im Oktober 2018 Abbildungen einer weiteren Drohne, deren Licht Fußgänger sicher nach Hause führen soll.

Die Idee hinter dem Twinkle genannten Vorschlag, der auf die Designer Honghao Deng und Jiabao Li zurückgeht, ist, die moderne Drohnentechnik mit der Beleuchtung zu kombinieren, um die „klügsten und nützlichsten Straßenlampen der Welt“ herzustellen. Dabei wäre jede einzelne Straßenlampe ein vertikaler Mast mit mehreren angedockten Twinkle-Drohnen.

Die einzelnen Drohnen sind mit leistungsstarken Lampen an ihrer Basis ausgestattet, die den Boden direkt unter ihnen beleuchten. Solange sie an ihren Lampenmasten angedockt sind, sehen sie aus wie jede andere Straßenlampe. Sobald jedoch unten Fußgänger vorbeikommen, würde eine einzelne Twinkle-Drohne ihr Dock verlassen und der Person folgen, um ihren Weg zu beleuchten. Die individuelle Beleuchtungslösung würde für die Fußgänger keine dunklen Gassen oder toten Winkel mehr bedeuten, da sie buchstäblich ein Leitlicht bei sich haben.

Sobald die Batterie eines Twinkle einen kritischen Status erreicht, fordert es eine weitere, frisch geladene Drohne an und kehrt selbst zum Dock zurück, um sich aufzuladen. In der Konzeptgrafik ist zu sehen, daß einige der Dock-Masten mit großen PV-Paneelen ausgestattet sind, um tagsüber den Ladestrom für die nächtlich Aufgabe der Drohnen zu beschaffen.

Eine schwebende Straßenlaterne geht aber weit darüber hinaus, die Straßen sicherer zu machen. Durch ihre Beweglichkeit kann sie auf Straßen, Gassen und sogar auf Wegen patrouillieren, auf denen man ansonsten wahrscheinlich gar keine Beleuchtung finden würde.

Ebenfalls im Rettungssegment aktiv werden soll die futuristische Drohnen-Ambulanz, für die der Italiener Vincenzo Navanteri im September 2018 auf der 2. jährlichen FAI International Drone Conference and Expo in Lausanne mit dem prestigeträchtigen Prinz Alvaro de Orleans-Borbon-Preis in Höhe von 20.000 $ ausgezeichnet wird.

Die Idee eines selbststeuernden Ambulanzdrohne, die eine einzelne verletzte Person mit einer Geschwindigkeit von bis zu 110 km/h über Entfernungen von bis zu 150 km befördern kann, paßt perfekt zum Motto der diesjährigen Auszeichnung: ‚Drohnen für die Menschheit‘.

Navanteri hatte im November 2015 die im britischen Kent beheimatete Firma Esquare Lab Ltd. gegründet, die sich mit dem Design und der Konstruktion von patentierten, schaufellosen Mikroturbinen befaßt. Die nun prämierte Drohne ist aus diesem Umfeld heraus entstanden, wie man in der Abbildung sieht: Das autonome Fluggefährt, das eine Höhe von 1.000 m erreichen und dabei bis zu 120 kg tragen kann, ist nämlich mit acht elektrisch angetriebenen Propellern ausgestattet, deren Batterien von zwei seitlich angebrachten, gasbetriebenen Mikroturbinen-Generatoren mit Strom versorgt werden.

Die vor allem für Rettungs- und Erste-Hilfe-Missionen in abgelegenen Dörfern oder dort, wo der Zugang vorübergehend schwierig ist, gedachte Drohne soll den Verletzten autonom zu einem durch GPS-Koordinaten festgelegten Zielort befördern, wobei eine Sauerstoffversorgung und Geräte an Bord sind, um ihn während der Fahrt zu überwachen. Über die Bordkameras und das Kommunikationssystem der Drohne kann der Betroffene zudem von menschlichen Ärzten fernüberwacht werden.

Neben der Evakuierung von Verletzten könnte die Drohne aber auch für den Transport von medizinischen Hilfsgütern oder Lebensmitteln eingesetzt werden. Der Preis soll Navanteri und seinem italienischen Team beim Ingenieurbüro Proger s.p.a. helfen, das Konzept nun weiterzuentwickeln.

Sehr sinnvoll und auch ästhetisch ansprechend ist das Design einer speziellen Rettungsdrohne mit Echtzeit-GPS, einer eingebauten 4K-Kamera und einem Infrarot-Wärmesensor, die im Oktober 2018 in den Fachblogs erscheint. f2256

Unter Berücksichtigung der sogenannten ‚Goldenen Stunden‘ (o. Goldene Zeit), einer 72-Stunden-Frist, innerhalb der die Überlebenden eines Erdbebens gefunden werden müssen, da mit jeder Stunde, die danach vergeht, die Überlebenschancen der Opfer dramatisch sinken, konzipiert ein Team von südkoreanischen Designern unter der Leitung von Jeong Hwan Sohn am Samsung Art and Design Institute (SADI) die später preisgekrönte B-Drone, die darauf abzielt, die Geschwindigkeit, mit der die Überlebenden geortet werden, dramatisch zu erhöhen.

Statt einer einzigen großen Drohne sind im Körper der Mutterschiffsdrohne vier wesentlich kleinere Drohnen untergebracht, die aufgrund ihrer kompakten Größe auch durch enge und sonst unzugängliche Räume zwischen eingestürzten Gebäuden navigieren können, um Überlebende zu lokalisieren.

Dadurch können große Gebiete am Boden einschließlich gefährlicher Orte viel schneller als zu Fuß oder mit einer einzelnen Drohne abgedeckt und gleichzeitig die Sicherheit der Rettungskräfte erhöht werden.

Im März 2019 wird ein zwischenzeitlich mit 3D-Druckteilen konstruiertes Modell gezeigt, was die Drohne für eine einfache und erschwingliche Massenproduktion prädestiniert. Auch alle beschädigten Teile können mit einem 3D-Drucker reproduziert werden.

Gleichermaßen Hilfe leisten soll eine von Jiankun Sun und Kairui Wan designte zukünftige intelligente Brandbekämpfungseinheit, die aus Robotern und Drohnen besteht.

Der beste Zeitpunkt, um unser Feuer zu löschen, ist, wenn es sich noch im Anfangsstadium befindet und schnell gelöscht werden kann. Die Drohne des Fire Man ist daher mit mehreren Sensoren und einer Kamera ausgestattet, die ein zufälliges Feuer schnell erkennt. Sobald dies geschieht, fliegt sie mit zwei kleinen Feuerlöschern herbei, um ihre Arbeit zu erledigen.

Die Fire-Man-Drohne ist zudem mit mehreren Robotern verbunden, die eine größere Menge an Feuerlöschmittel tragen. Gelingt es der Drohne nicht, das Feuer zu löschen, kann sie diese Roboter herbeirufen, damit sie beim Löschen des Feuers helfen. Dabei sollen alle diese Roboter unter der Kontrolle der Drohne arbeiten und sich zusammenschließen, um Feuerwehrleute zu ersetzen, die gefährliche Löscharbeiten durchführen.

Um einiges größer ist das Konzept des russischen Bauunternehmers, Ingenieurs und Erfinders Dahir Semenov, der in Istanbul lebt und unter dem Namen seiner seit 2006 besthenden Firma Dahir Insaat (türkisch für Dahir Konstruktionen) regelmäßig ausgesprochen professionell animierte Youtube-Videos veröffentlicht, in denen er seine Visionen zukünftiger Technologien zeigt.

Im August 2018 kursieren denn auch Berichte über seine  Feuerwehr der Zukunft, die als Riesendrohne auf vier Rädern zu ihrem Einsatzort heranfährt, wobei sie bei dichtem Verkehr auch auf zwei Stelzenräder wechseln und gyroskopisch über den anderen Fahrzeugen balancieren kann. Sobald das brennende Gebäude erreicht ist, stabilisiert sich das Gefährt wieder, öffnet die Dachluken und läßt die eigentliche Drohne heraus schweben.

Diese besitzt 20 große Rotoren, wird vom Boden aus mittels Tether mit Strom versorgt und trägt zwei Feuerwehrleute auf die Höhe des Brands, wo diese mittels Löschkanonen oder anderer Apparate die direkte Brandbekämpfung übernehmen. Alternativ kann auch eine Laufbrücke ausgefahren werden, um eingeschlossene Personen zu evakuieren.

Semenov zufolge fehlt ihm Geld, um auch nur eine einzige seiner grandiosen Erfindungen in die Tat umzusetzen. Für jedes seiner zwanzig aktuellen Projekte rechnet der Russe mit einem Betrag von etwa 26,5 Mio. $, um zumindest einen funktionierenden Prototyp herzustellen. So auch im Fall eines weiteren futuristischen Projekts, bei dem es sich um einen ,Personenzug’ handelt, der zwischen den Bahnhöfen hin- und herfliegt, indem er mit einer auf dem Boden verlaufeden elektrifizierten Schiene verbunden ist. Mehr darüber findet sich in der Übersicht der peronentragenden Fluggeräte 2018.

Im November 2018 folgt eine Meldung von Wissenschaftlern der Technischen Universität München (TUM), die in Zusammenarbeit mit der Werkfeuerwehr der TUM in Garching und den Projektpartnern IMST GmbH, LSE Space GmbH und TV1 GmbH ein System entwickelt haben, das Rettungskräften mit Hilfe eines Multikopters zusätzliche wichtige Informationen vom Einsatzort liefert. Besonders bei sehr großen Einsatzgebieten ist es ansonsten äußerst schwierig, schnell ein vollständiges Bild der Lage zu bekommen.

Mit den Aufnahmen aus der Luft können verletzte Personen entdeckt werden, die sich von der Unfallstelle entfernt haben oder Fahrzeuge, die sich hinter einer Böschung befinden. Um die Bilder und Videos zu übertragen und auch die Funkverbindung mit dem Kopter zu gewährleisten, wird aber viel Datenvolumen benötigt, wofür theoretisch Handynetze genutzt werden könnten – die allerdings gerade im Bereich des Unfalls oder Brandes oft ausgelastet sind, da dort jeder versucht, seine Angehörigen zu erreichen.

Die Lösung des Forschungsprojekts CopKa (Technologieentwicklung zur interaktiven Einsatzführungsunterstützung unter Einbeziehung eines Copters und eines Ka-Band-Satcom-Links) ist so profan wie naheliegend: ein Satellitenlink, dessen Datenvolumen mit niemanden geteilt werden muß. Wichtig ist dabei, daß niemand aus dem Rettungsteam abgestellt werden muß, um die Technik zu bedienen. Daher kann der Multikopter des Projekts auch von der Leitstelle aus gesteuert werden. Vor allem die Satellitenschüssel muß sich sehr schnell und automatisch auf den Satelliten ausrichten, wozu die Forscher Positionssensoren einsetzen.

Mit einer großen Demonstrationsübung war die erste Phase des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projektes im Oktober nach drei Jahren erfolgreich abgeschlossen worden. In der zweiten Phase soll das System nun noch weiter verbessert und stabilisiert werden. Ein Ziel ist es, daß der Kopter selbständig starten, den Einsatzort abfliegen und dabei Hindernisse erkennen sowie ihnen ausweichen kann. Falls man die Übersichten den vergangenen Jahre gelesen hat, weiß man aber, daß hier etwas erforscht wird, das woanders schon längst im Gebrauch ist. Es wäre sehr viel sinnvoller, die Forschungsmittel für tatsächlich neue Ansätze auszugeben und nicht zu Arbeitsplatz-Alimentierung.

Nur einen Monat später veröffentlichen die Fachblogs das äußerst intelligente Konzept eines drohnenbasierten Rettungsnetzes, das besonders bei Hochhäusern zum Einsatz gelangen soll, wo sich Sprungtücher kaum anwenden lassen.

Die Net Guard Drone ist die Designarbeit einer Gruppe von Studenten der Guangdong Polytechnic University in China, mit der diese den Golden Pin Concept Design Award des Jahres 2018 gewinnen. Das unbemannte Fluggerät ist aus vier identischen Vierteln mit Propellern zusammengesetzt, die gemeinsam quasi einen Quadrokopter bilden. Im Falle eines Unglücks, das eine Evakuierung erfordert, hebt die Drohne ab, um gezielt jene Opfer zu retten, die an der Spitze von Hochhäusern festsitzen.

Sobald sie die Höhe der zu rettenden Personen erreicht, teilt sie sich in vier Teile, wobei sich zwischen diesen ein Sicherheitsnetz entfaltet, auf welches das Opfer springen kann. Ist dieses erst sicher im Netz gelandet, bringt die Drohne die Person hinunter, zieht sich fanach wieder zusammen und kann umgehend zum nächsten Rettungseinsatz starten. Es spricht definitiv viel dafür, das Konzept in nächster Zukunft umzusetzen, um Menschen in lebensbedrohlichen Situationen zu helfen.

Passend zum Thema Brandgefahr ist ein auch Drohnenkonzept, das im Januar 2019 erscheint.

Die Feuxzy-Drohne der Designer Martin Rico und Adolfo Esquivel, Mitglieder der 2013 von Charles Bombardier initiierten gemeinnützigen Organisation Imaginactive, gehört zu den über 360 futuristischen Konzepten, die in Zusammenarbeit mit Industriedesignern aus der ganzen Welt entwickelt wurden. Sie ist zur Überwachung von Parks und Wäldern gedacht und mit chemischen Sensoren, Wärmesensoren, Wärmebildkameras und KI ausgestattet, die ihr helfen, Waldbrände zu erkennen.

Der Flugkörper in Form einer Untertasse mißt 50 cm im Durchmesser und ist 30 cm dick. Seine Hülle besteht aus Verbundwerkstoffen und die Energiequelle sind Ionen-Lithium-Batterien (oder eine Brennstoffzelle), die einen elektrischen Turbofan im Zentrum des Diskus antreiben. Besonders interessant ist, daß die Feuxzy auch fünf eingebaute Schallfeuerlöscher besitzt, die Strahlen mit tieffrequenten Baßtönen zwischen von 30 – 60 Hz aussenden.

Die Schallwellen sollen die Luft um das Feuer herum verwirbeln und „Druck durch die Luftmoleküle schicken, um den Sauerstoff aus dem Feuer zu entfernen“ und dieses zum Erlöschen zu bringen. Die Drohne soll daher direkt ins Herz von Waldbränden vordringen und die Flammen von allen Seiten bekämpfen, anstatt nur an der Peripherie zu arbeiten, wie es menschliche Feuerwehrleute tun müssen.

Im Zuge der Recherche zeigte sich, daß Bombardier selbst schon im Juli 2015 einen Vorläufer namens Firesound erdacht hatte, dessen Design ebenfalls von Esquivel stammt.

Auch diese kleine elektrische Drohne sollte dazu dienen, in öffentlichen Parks und Wäldern zu patrouillieren und mit mehreren Infrarotkameras und elektronischen Sensoren auf Anzeichen von Bränden zu achten, besondere Vorfälle aufzuzeichnen und dem zuständigen Personal zu melden. Und auch hier sollten Flammen mit niederfrequenten Schallwellen gelöscht werden, wobei Bombardier offen anmerkte, daß „die Technologie, die zum Löschen kleiner Brände mit Schall benötigt wird, erst am Anfang steht.“

Als Energiequelle der 1 m durchmessenden Firesound war eine Wasserstoff-Brennstoffzelle angedacht, die genug Strom für vier elektrische Turbogebläse liefert, die sich an den Seiten der Untertasse befinden. Zwei Lufteinlässe würden sich an der Vorderseite der Drohne und zwei an der Rückseite befinden, während gerichtete Strahldüsen, die sich unter der Scheibe befinden, den vektoriellen Schub liefern, um dem Fluggerät das Starten und Manövrieren zwischen Bäumen zu ermöglichen.

Ein interessanter Aspekt wäre, die Firesound nach (oder während) eines Gewitters auszusenden, wenn ein Blitz auf den Boden einschlägt. Die Drohne könnte damit beauftragt werden, durch Blitzeinschläge ausgelöste Brände zu lokalisieren oder sogar zu löschen, bevor sich der Brandherd ausbreitet.

Außerdem führt im Jahr 2019 die niederländische Firma NXP Semiconductors N.V. (Next eXPerience) ihre erste HoverGames Challenge durch, bei der Ideen zur Brandbekämpfung gefördert werden sollen. Die Preise sind allerdings recht bescheiden, so bekommen der 1. Platz eine elektronische Visa-Geschenkkarte im Wert von 3.000 $, der 2. Platz eine im Wert von 2.000 $ und der 3. Platz eine im Wert von 1.000 $. Trotzdem beteiligen sich rund tausend Entwickler aus etwa 50 Ländern an dem Wettbewerb, deren Beiträge sicherlich viele gute Ideen beinhalten, wenn man sie detailliert analysieren würde.

Im gleichen Kontext: Als Resultat eines 10-wöchigen Semesterprojekts im Jahr 2020 am schwedischen Umeå Institute of Design der Universität Umeå in Zusammenarbeit mit der Thermografie-Firma FLIR Systems entwickelt der Industriedesigner und Illustrator Marius Kindler aus Deutschland eine autonome Drohne namens Prophet, die der gezielten Brandbekämpfung dient.

Das Konzept der Trikopter-Drohne besteht aus drei Elementen: den Propellern, einer FLIR-Thermografiekamera an der Unterseite und einem abnehmbaren Wechselakku an der Oberseite. Vor Ort kann die Wärmebilddrohne so programmiert werden, daß festgelegte Routen abfliegt und ein bestimmtes Gebiet ständig patrouilliert. Dabei analysiert sie den Brand, um dem Rettungsteam eine klare Vorstellung von dem Brandherd und dem Aufbau des Gebäudes zu vermitteln und eventuell sogar mögliche sichere Wege für den Zugang und die Evakuierung zu identifizieren.

Auf der Grundlage der gesammelten Daten soll die Drohne Anomalien erkennen und sogar vorhersagen, wie sich die Situation in naher Zukunft entwickeln könnte. Das System ermöglicht es auch, mehrere Drohnen miteinander zu vernetzen, so daß alle Ersthelfer bei Notfällen ihre Informationen, Zuständigkeiten und ihre Ausrüstung gemeinsam nutzen können.

Primären Bezug zum Verkehr hat ein Anfang 2018 bekanntgegebenes Projekt, für das sich das italienische Innovations- und Designstudio Carlo Ratti Associati (CRA) mit der italienischen Straßenbehörde ANAS zusammengetan hat. Dabei geht es um die Implementierung sogenannter Smart Highways, auf denen u.a. Drohnen für Sicherheit sorgen sollen.

Das Infrastruktur-System für die Autobahnen sieht in regelmäßigen Abständen hohe Pfeiler vor, an deren Spitze eine Landeplattform mit einer Ladestation für Drohnen angebracht ist. Von dort aus können die Drohnen starten, um den Verkehr zu überwachen. Sie sollen dabei diverse Funktionen erfüllen – von Instandhaltungsarbeiten über die Verkehrsüberwachung bis hin zur Bereitstellung von erster Hilfe. Auch Unfälle, Überflutungen oder Feuer sollen von den Drohnen erkannt werden.

Die Daten, die von den Drohnen gesammelt werden, können weiterverarbeitet und in einem Infosystem für die Autofahrer dargestellt werden. Das System soll es auch ermöglichen, Informationen und Benachrichtigungen direkt an die On-Board-Elektronik der auf der Autobahn fahrenden Fahrzeugen zu senden. Deren On-Board-Navigation soll wiederum in der Lage sein, Informationen an die Drohnen und die Pfeiler-Stationen zurückzusenden. Für Carlo Ratti, der auch am Massachusetts Institute of Technology (MIT) lehrt, soll das Projekt letztlich die Verbreitung von selbstfahrenden Fahrzeugen vorbereiten.

Die Zusammenarbeit von CRA ist Teil einer größeren Initiative zur digitalen Transformation, die von der ANAS in den letzten Jahren vorgeschlagen wurde und etwa 10 % der 26.000 km Straßen und Autobahnen abdeckt, die von der Behörde betreut werden. Ende des Vorjahres hatte die Behörde daher einen Aufruf zur Einreichung von Vorschlägen in Höhe von 30 Mio. € veröffentlicht, der sich an Bauunternehmer richtet, um die neue Smart Highway-Infrastruktur gemäß den Entwurfsspezifikationen von CRA zu bauen, einschließlich der Entwicklung neuer Datenzentren. Im Rahmen des Programms könnten somit in Kürze 2.500 km italienischer Autobahnen umstrukturiert werden.

Gemäß einer Veröffentlichung der ANAS vom Februar 2019 sollen fast 3.000 km des Netzes in intelligente Straßen (Smart roads) umgewandelt werden, einschließlich der A2 ‚Autostrada del Mediterraneo‘, die die erste intelligente Straße Italiens sein wird. Hier habe die ANAS als Teil eines dreijährigen Rahmenabkommens über 20 Mio. € für die A2 und die RA2 bereits im vergangenen Oktober die Arbeiten für die erste Phase des Projekts in Höhe von 1,8 Mio. € in Auftrag gegeben, die 30 km der A2 in den Gemeinden Montalto, Tarsia und Rende umfaßt.

Welche Konzepte zur Zukunft der Autobahnen im Jahr 2050 noch von CRA vorgeschlagen hat, wird Mitte des Jahres auf der Ausstellung New Deal gezeigt – wozu auch das Konzept von multifunktionalen Masten und ‚Grünen Inseln‘ zählt, die die Erzeugung und Verteilung von Energie aus erneuerbaren Quellen, das Aufladen von Elektrofahrzeugen sowie das Aufladen und die Unterbringung von Drohnen ermöglichen werden.

Ein bereits umgesetztes Beispiel dafür, wie Drohnen bestimmte Verkehrssituationen verbessern, wird im Januar 2019 in den Fachblogs gezeigt. Demnach können Drohnen die Analyse von Verkehrsunfällen beschleunigen, um das Fahren sicherer zu machen.

Diese Aussage geht auf Forscher der Purdue University um die Professoren Darcy Bullock und Ayman Habib zurück, die festgestellt haben, daß der Einsatz von Drohnen bei der Untersuchung von Verkehrsunfällen die Zeit bis zum Abschluß des Prozesses drastisch verkürzen – und damit auch die Zahl an Toten und Verletzten bei Folgeunfällen aufgrund von Verkehrsbehinderungen und -blockaden reduzieren könnten.

Der Hintergrund ist ernst (Stichwort: Gaffer). Die National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), die zivile US-Bundesbehörde für Straßen- und Fahrzeugsicherheit, meldete im Jahr 2016 insgesamt rund sieben Millionen Verkehrsunfälle, bei denen 37.461 Menschen starben und weitere ca. 3.144.000 verletzt wurden. Und viele dieser Kollisionen sind das, was Experten als ‚sekundäre Unfälle‘ bezeichnen, die passieren, wenn Autofahrer auf verlangsamten oder angehaltenen vorausfahrenden Verkehr treffen und nicht rechtzeitig abbremsen.

Dabei sind diese Sekundärunfälle häufig sogar schlimmer als die ersten Unfälle, die die Verlangsamung oder den Stillstand überhaupt erst verursacht haben. Der NHTSA zufolge liegt die Wahrscheinlichkeit, daß sich ein Sekundärunfall ereignet, 24 mal höher, solange Polizei und andere Beamte eine Unfallstelle beurteilen und dokumentieren. Dabei kann die konventionelle Kartierung eines schweren oder tödlichen Unfalls 2 – 3 Stunden dauern.

Mit dem Purdue-Verfahren zur Datenerfassung mit einer Drohne kann eine Unfallstelle in 5 – 8 Minuten kartiert werden, so daß die Straßen nach einem Unfall viel schneller wieder geöffnet werden können. Die Drohnen sind so programmiert, daß sie einen gitterartigen Pfad verwenden und etwa 100 Fotos in Zwei-Sekunden-Intervallen aufnehmen, mit denen anschließend eine maßstabsgetreue Karte erstellt wird, die in Kombination mit den am Unfallort aufgenommenen Fotos genügend Daten für einen 3D-Ausdruck der Szene liefern.

Die praktische Umsetzung belegt den Ansatz: Das Sheriff-Büro von Tippecanoe County setzte die Drohnen im Jahr 2018 insgesamt 20 mal ein, um Unfallstellen zu kartieren, wodurch die Ausfallzeiten des Verkehrsflusses nach einem Unfall um 60 % reduziert werden konnten.

Äußerst passend zu dem o.e. Verkehrsüberwachungskonzept wäre die neue AtlasPRO Drohne, die im Mai 2018 vorgestellt wird, und die ich hier aus einem ganz speziellen Grund anfüge: ihre hohe Geschwindigkeit.

Die als robuste und leichte Kohlefaser-Konstruktion ausgeführte AtlasPRO, die zu der seltenen Familie der Trikopter gehört, besitzt besondere Flügelformen, die zur Erzeugung von Auftrieb konzipiert sind. Neben einer abgerundeten Struktur, die hohen Druck aushält, ermöglichen diese Konstruktionsmerkmale eine höhere Geschwindigkeit, Höhe und Wendigkeit als vergleichbare Drohnen anderer Hersteller, bei gleichzeitiger Reduzierung des Luftwiderstands und des Gesamtstromverbrauchs.

Die Drohne wird daher als professionelles Gerät für den Einsatz in Strafverfolgungs-, Sicherheits- und Notfallszenarien angepriesen, das eine maximale Geschwindigkeit von 110 km/h erreicht (andere Quellen: 140 km/h ). Zusammen mit einer Flugzeit von bis zu 55 Minuten ist die Drohne damit ideal für Fahrzeugverfolgungsjagden. Die Reichweite des HD-Streams beträgt 10 km, die maximale Flughöhe 6.000 m.

Die mit einem wetterfesten Design ausgestattete AtlasPRO, die auch bei ungünstigen Wetterbedingungen zu fliegen vermag, zeichnet sich durch ein kompaktes Design aus, das in eine einzige Tasche paßt. Nutzlasten können leicht ausgetauscht werden, um die Konfiguration für verschiedene Missionen zu ändern.

Die dahinterstehende Firma Atlas Dynamics der Gründer Igor Zhydanov und Ivan Tolchinsky, die sich als ein führender Entwickler und Hersteller von autonomen UAV-Systemen für professionelle Anwendungsfälle bezeichnet, ist im Jahr 2015 entstanden und arbeitet nach eigenen Angaben primär mit Verteidigungs-, Sicherheits- und Infrastruktur-Institutionen in den USA, der EU und Israel zusammen. Standort der Firma scheint Riga in Lettland zu sein.

Im September 2017 stellt die Firma auf der InterDrone 2017 – und nach der kurz zuvor gestarteten Trikopter-Plattform AtlasPro – eine Starrflügel-Drohne namens Atlas Blue-J mit einer Spannweite von 3,5 m vor, die fünf Stunden Flugzeit und 150 km Reichweite hat. Das UAV besteht vollständig aus Kohlefaser, ist 11 kg schwer und kann bis zu 9 kg Nutzlast tragen. Die Blue-J ist ideal für groß angelegte Sicherheits- und Inspektionsmissionen und kann in autonomen und halbautonomen Modi betrieben werden, einschließlich Start und Landung.

Ebenfalls neu präsentiert wird eine fortschrittliche und schicke Andockstation namens AtlasNEST, die autonome Start- und Landevorgänge der AtlasPRO Drohne möglich macht, ebenso wie einen Batteriewechsel, wodurch das UAV in weniger als drei Minuten wieder gestartet werden kann. Wie auf der Abbildung zu erkennen ist, ist die intelligente Schutz- und Ladestation, die sowohl mobil als auch stationär eingesetzt werden kann, mit einer Art Hebebühne auf einem ausfahrbaren Schlitten ausgestattet. Gedacht ist ihr Einsatz für den völlig autonomen Drohnenbetrieb hinter der Sichtlinie (behind visional line of sights, BVLOS).

Im Januar 2018 geht Atlas Dynamics eine Partnerschaft mit der in New York ansässigen Firma Luxriot ein, dem Entwickler der Videomanagementsoftware Luxriot Evo, um dronebasierte Lösungen für den Verteidigungs-, Sicherheits- und Ersthelfer-Markt zu entwickeln. Zur Information: Die Luxriot Video Management Software überwacht weltweit über 1,2 Millionen Sicherheits- und Überwachungskameras in über 196 Ländern. Im Juli gewinnt die AtlasPro den Red Dot Award 2018.

Ende April 2019 ist zu erfahren, daß die Atlas Dynamics ihr Hauptquartier nach Gaithersburg in Maryland verlegt hat und nun damit beginnen will, die autonomen und Multi-UAV-Fähigkeiten ihrer Drohnen für die o.e. Zielmärkte einzusetzen. Dies scheint im August zu geschehen, als die Firma eine Partnerschaft mit der Militärpolizei des Bundesstaates Rio de Janeiro eingeht, um die AtlasPRO endlich auf den Markt zu bringen und die Sicherheitsbemühungen der Behörde während der Fußballturniere der Copa América zu unterstützen.

Ein weiteres passendes Element für intelligente Straßen wäre die im Februar in den Fachblogs vorgestellte Volt Drone der südkoreanischen Designer Inyeop Baek und Gwang-Hee Jo aus Seoul, mit der sie den diesjährigen iF Design Talent Award gewinnen.

Ihr Konzept beinhaltet eine stabile, gut 1 m² große Drohne, die zu liegengebliebenen Elektroautos fliegt, um deren Batterie wieder aufzuladen. Je nach Fahrzeug, Wetter, Gelände und Fahrgewohnheiten soll der EV-Ladedrohnen-Notfallservice mittels seiner beiden mitgeführten 3 kWh Batterien dem Elektrofahrzeug erlauben, etwa 15 – 30 km weiter zu fahren um die nächste Ladestation zu erreichen.

Die Drohne läßt sich  mit einer mobilen App rufen. Anhand der in der Anwendung registrierten Benutzerinformationen identifiziert der Volt, wo und in welchem Fahrzeugtyp man sich befindet. Derweil bezahlt man den Service über die App mit einer Kreditkarte und wartet dann einfach auf die Ankunft des Quadrokopters mit dem ‚Elektronen-Nachschub‘. Sobald dieser gelandet ist, öffnet sich eine Abdeckung, die die Ladepistole verbirgt, mit der der Benutzer sein Elektroauto aufladen kann.

Das Konzept erinnert ein bereits 2014 von der Amazon Technologies Inc. angemeldetes Patent, das im Oktober 2017 erteilt wurde (US-Nr. 9.778.653), denn auch hier geht es um eine Drohne, die ein Elektroauto wieder auflädt. Im Gegensatz zu der besser durchdachten Volt Drone, die wie ein normales Ladegerät verwendet werden kann, ist die Amazonas-Drohne dazu gedacht, das Auto während der Fahrt zu betanken – was entsprechende Anschlüsse auf dessen Dach erfordert und die ganze Sache damit wesentlich verkompliziert.

Für alle Straßen – unabhängig von ihrem ‚Intelligenzgrad‘ – sehr sinnvoll wäre ein flächendeckender Einsatz der Pothole Drone, die ein Team unter der Leitung von Prof. Phil Purnell an der britischen University of Leeds entwickelt wird.

Berichten vom Juni 2018 zufolge leitet die Universität nationales Infrastruktur-Forschungsprojekt, das vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)  mit  4,2 Mio. £ finanziert wird und die Vision hat, sich selbst reparierende Städte zu schaffen. Im Rahmen des Projekts werden kleine Roboter entwickelt, die Probleme mit Versorgungsleitungen, Straßenlampen und Straßen erkennen und diese mit minimaler Umweltbelastung und Störung der Öffentlichkeit beheben.

Zunächst sollen neue Roboterkonstruktionen und Technologien in drei Bereichen entwickelt werden. Während bei ‚Fire and forget‘ Roboter untersucht werden, die auf unbestimmte Zeit innerhalb in Betrieb befindlicher Versorgungsleitungen arbeiten und dort Inspektions-, Reparatur-, Meß- und Meldeaufgaben ausführen, befaßt sich ‚Perch and Repair‘ mit Drohnen, die wie Vögel auf hohen Strukturen aufsetzen und Dinge wie die Reparatur von Straßenlampen ausführen können.

Der dritte und wohl interessanteste Bereich heißt ‚Perceive and Patch‘ (Erkennen und Flicken). Hier geht es um die Entwicklung von Spezialdrohnen, die in der Lage sind, Schlaglöcher in Straßen autonom zu inspizieren, zu diagnostizieren und zu reparieren. Die Idee dabei ist, Straßenschäden mit Hilfe von Kameras automatisch zu finden und mit einer Art 3D-Drucker gleich zu reparieren (Smart Repair), bevor sie zu einem echten Problem für Autofahrer und die zuständigen Behörden werden.

Gleichzeitig sollen die fliegenden Roboter günstiger als herkömmliche Bauarbeiten sein und den Verkehrsfluß auch weniger stören. Noch ist die Technik ein Konzept, auch wenn bereits eine Prototyp-Drohne vorgestellt werden kann. Das Team wird jedenfalls mit dem Stadtrat von Leeds und der britischen Collaboration for Research in Infrastructure and Cities (UKCRIC) zusammenarbeiten, um die Roboter gründlich zu testen, bevor sie auf Leeds ‚losgelassen‘ werden – das laut Purnell die „erste Stadt der Welt werden soll, in der es keine Störungen mehr durch Straßenarbeiten gibt.“

Möglicherweise sollten sich die Briten - bevor sie zu viel Geld in eine Doppelentwicklung stecken - das Konzept einer 3D-Drucker-Drohne ansehen, die die chinesische Fachfirma DediBot aus Hangzhou entwickelt und im Februar 2018 auf der Messe TCT Asia vorstellt.

Bei dem Fly Elephant handelt es sich um eine sogenannte Open-ended Additive Manufacturing (OAM) Drohne, die bei der Konstruktion größerer Strukturen und Gebäuden eingesetzt werden soll. Das Gerät hat sechs Rotoren und eine 3D-Druckdüse, die mit Kunststoff, einer Betonmischung oder anderen Materialien versorgt werden kann, welche über einen Schlauch am oberen Teil des Gehäuses in die Drohne geleitet werden. Die Drohne wird beim Drucken von einer Software gesteuert, die eine Genauigkeit von 0,1 mm verspricht.

Während der Messe werden verschiedene Einsatzmöglichkeiten demonstriert. Für größere Gebäude können zudem mehrere der Drohnen eingesetzt werden, die über ein gemeinsames System gesteuert werden. Theoretisch wäre es auch möglich, mehrere Drohnen mit verschiedenen Materialien einzusetzen und so eine Art Multi-Material-Druck im großen Stil zu ermöglichen. Da auch hier die Batterielaufzeit ein Limit bildet, prüft die DediBot aktuell verschiedene Möglichkeiten, drahtlos Energie an die Drohnen zu übertragen.

Zu den Fragen, die noch beantwortet werden müssen, gehören Beispielsweise der Einfluß des kleinen Schlauchs für das Druckmaterial auf das Flugverhalten und die Genauigkeit der Drohne. Und auch die Wettergrenzen für das System müssen erst noch ermittelt werden.

Interessanterweise wird im September 2018 eine ähnliche Idee gezeigt, die von einem Forscherteam unter der Leitung von Stéphanie Chaltiel am Institut für fortgeschrittene Architektur in Barcelona entwickelt wird. Die Forscherin untersucht schon jahrelang, wie Elemente bestimmter Bauweisen insbesondere durch den Einsatz von Drohnen automatisiert werden können, um einige der mühsamsten Aufgaben zu erleichtern.

Die Idee besteht darin, Drohnen mit Sprühschläuchen auszustatten, um Schichten von Biomaterialien auf leichte Strukturen wie geodätische Kuppelrahmen oder Gitterschalen aufzutragen, die mit zugfestem Gewebe bedeckt sind. Diese Rahmen lassen sich einfach und schnell mit minimalen Werkzeugen und Fertigkeiten aufstellen, und der Einsatz von Drohnen macht Gerüste und schwere Maschinen zur Ausführung der Arbeit überflüssig, was ein echter Vorteil in abgelegenen Gebieten ohne Straßenzugang ist.

Die Drohnen können in Koffer verpackt und die Sprühpumpen auf Rädern transportiert werden. An der Baustelle ankommen, können sie mit ‚Biospritzbeton‘-Mischungen aus verschiedenen natürlichen Zutaten wie Schlamm, Ton, Kalksand und Ölen befüllt werden. Dabei können verschiedene Mischungen in Schichten auf die Struktur aufgetragen werden, um unterschiedliche Trocknungszeiten zu erreichen und verschiedene Texturen auszubilden, die sich schließlich zu stabilen Außenfassaden zusammenfügen und alles zusammenhalten.

Chaltiel hat die Idee bei dem jährlichen Sommer-Workshop auf der Domaine de Boisbuchet umgesetzt, indem sie gemeinsam mit ihrem Team in einer Stunde ein geodätisches Skelett errichtet und dieses mit 2.000 Jutesäcken behängt, die mit Heu gefüllt sind. Anschließend fliegt ein Berufspilot die Drohne und verpackt das Ganze mit dem Biospritzbeton. Die Kuppel muß eine ganze Woche lang mit der Drohne besprüht werden, um genug Dicke zu gewinnen, damit sie lebensfähig bleibt – stürzt dann aber ein.

Die dabei gewonnenen Erkenntnisse helfen dem Team jedoch, den Ansatz für einen weiteren Workshop beim nachfolgenden Londoner Design-Festival zu optimieren, bei dem ein Schutzraum mit Bestand errichtet werden kann. Im Zuge weiteren Arbeiten sollen nun Sensoren in die Drohnen eingebaut werden, damit sie die Dicke des Materials während des Fluges kontrollieren können. Zudem gibt es die Idee, die Drohnen mit lernenden Algorithmen auszustatten, damit sie sich selbst darauf trainieren können, Risse in Strukturen zu erkennen, sobald sie entstehen, und diese rechtzeitig flicken.

Um in diesem Kontext zu bleiben, soll hier auch auf eine dänische Initiative hingewiesen werden, über die im August 2019 berichtet wird. Unter dem Titel Break the Grid schlägt diese vor, zur Reparatur der Umwelt autonom umherfahrende 3D-Drucker einzusetzen.

Die Partner GXN Innovation, eine Forschungsabteilung der Architekturfirma 3XN, The Danish AM Hub, Dänemarks Plattform für digitale und additive Produktion, sowie Map Architects wollen dabei erkunden, wie existierende 3D-Drucker autonom Maßnahmen im öffentlichen Raum nachgehen können, um „schneller, billiger und effizienter auf Veränderungen in den Städten, in der Gesellschaft und der Umwelt reagieren zu können.“

Ein Element der vorgeschlagenen Maßnahmen besteht aus fliegenden Bau-Drohnen, die z.B. Wärmedämmungen an älteren Hochhäuser anbringen könnten.

Das Thema 3D-Drucker-Drohne erscheint im September 2022 wieder in den Blogs, als eine große internationale Forschungsgruppe vom Imperial College London, der Schweizer Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) sowie der Technischen Universität München (TUM) über ihr neu entwickeltes System namens Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM) berichtet (‚Aerial additive manufacturing with multiple autonomous robots‘).

Das neue System besteht aus zwei Einheiten: den BuilDrones, die während des Flugs Baumaterial auf Strukturen oder bestimmte Orte auftragen können – also fliegende 3D-Drucker sind – sowie den ScanDrones, deren Aufgabe es ist, die Abläufe zu kontrollieren und die weiteren Schritte zur Fertigstellung des Projekts vorzugeben. Beide Teile des Systems agieren autonom, werden aber zusätzlich auch von einem Menschen überwacht.

Da sich das Vorhaben, 3D-Druck-Technik mit einem fliegenden Roboter zu verbinden, in der Praxis als nicht ganz so leicht herausstellt, und es besonders schwierig ist, eine ausreichende Präzision im Schwebemodus zu gewährleisten, um die Zementlagen beim Bau genau übereinander aufzubringen, entwickeln die Forscher einen speziellen Druckkopf, der mit einer Spezialaufhängung unter der Drohne angebracht ist und leichte Störungen durch Luftbewegungen im Freiland während des Flugs ausgleichen kann, um so millimetergenau an der gewünschten Stelle zu drucken.

Zu Demonstrationszwecken errichtet das Team um die Professoren Stefan Leutenegger und Mirko Kovac mit dem System  im Labor einen über 2 m hohen Zylinder aus insgesamt 72 Schichten eines Schaumstoffs auf Polyurethanbasis sowie einen etwa 18 cm hohen Zylinder aus 28 Schichten eines eigens entwickelten Spezialzements. Die skalierbare Lösung soll das Bauen und Reparieren in schwer zugänglichen Bereichen erleichtern – angedacht ist sogar ein Einsatz auf de Mars – weshalb die praktischen Anwendungsmöglichkeiten nun gemeinsam mit Bauunternehmen ausgelotet werden sollen.

Die Technologie wird inzwischen als so wichtig und distruptiv betrachtet, daß sie es in diesem Monat auf den Titel des US-Wissenschaftsmagazin Nature schafft.

Nicht ganz so weit vorwärts prescht ein Design von Sebastian Gier, das im Februar 2019 in den Fachblogs veröffentlicht wird. Bei der SiteWasp, die beim Red Dot Design Concept Award im Vorjahr eine lobende Erwähnung erhalten hatte, handelt es sich um ‚All-in-One‘-Überwachungsdrohne, die speziell für die Standortaufklärung von im Bau befindlichen Gebäuden konzipiert ist. Dem Designer zufolge machen die beiden Eigenschaften des Fliegens und der Beobachtung Drohnen zu den perfekten Kandidaten dafür.

Das Ziel der SiteWasp-Drohne ist es, die Beteiligten aus der Ferne mit Bau-Updates zu versorgen und so den Planungs- und Bauprozeß zu vereinheitlichen. Das 3D-Drohnensystem scannt, mißt, analysiert und dokumentiert mit hochauflösenden Bildern den aktuellen Bauzustand und -prozeß. Es verwendet das digitale Building Information Model (BIM), so daß alle direkt auf entscheidende Fehler und Unterschiede reagieren können, was zu einem synchronisierten und effizienten Arbeitsablauf führt.

Der Quadrokopter verfügt über ein rundes Gehäuse und eine Kamera, die sich bis zu 200° um diese kreisförmige Achse drehen kann, was direkte Scans sowohl horizontaler als auch vertikaler Flächen ermöglicht, ohne daß die Drohne ihre Position verändern muß. Sie kann zudem Bereiche leicht abdecken, die für manuelle Messungen besonders schwierig sind, wie z.B. Aufzugsschächte. Um zu verhindern, daß herabfallende Trümmer die Drohne während des Fluges beschädigen, schützt ein robustes Netz die Rotoren.

Die SiteWasp mag zwar nicht besser sein als ein erfahrener Bauleiter, kann eine komplette Aufklärung allerdings in wenigen Stunden durchführen, während eine gründliche Überprüfung des Gebäudes und des Baufortschritts durch Personen Tage dauern würde.

Ebenfalls im Februar 2019 wird berichtet, daß das türkische Architekturbüro Melike Altinisik Architects (MAA) im Zuge eines Wettbewerbs ausgewählt wurde, um das neue Robot Science Museum (RSM) in Seoul, Südkorea, zu errichten. Die RSM wurde von der Stadtregierung von Seoul konzipiert, um das öffentliche Interesse und das Wissen über die Robotik zu fördern. Es ist Teil eines größeren Entwicklungsprojekts, das auch ein Museum für Fotokunst umfassen wird.

Neben der Robotik wird das Museum, das bis 2022 fertiggestellt werden soll, wissenschaftliche Exponate mit künstlicher Intelligenz, Virtual-Reality- und Augmented-Reality-Systemen sowie holografischer Technologie umfassen und Schulungskurse anbieten. Das erste ‚Exponat‘ wird jedoch die Konstruktion selbst sein, denn laut MAA soll das Gebäude teilweise mit Hilfe von 3D-Druckmaschinen, Drohnen und anderen Robotern gebaut werden.

Demnach ist geplant, daß die gekrümmte Metallfassade des kugelförmigen Gebäudes maschinell geformt, zusammengebaut, verschweißt und dann poliert wird. Zusätzlich werden 3D-Drucker verwendet, um Beton für die umgebende Landschaftsgestaltung zu verarbeiten. Darüber hinaus sollen für die Gebäudeinspektionen, Sicherheitsüberwachung, Kartierung und Steuerung von Bauroboterfahrzeugen Drohnen eingesetzt werden.

Zur Abrundung der Infrastruktur-Einsatzgebiete sei auf die Meldungen vom Februar 2018 hingewiesen, denen zufolge das in North Carolina ansässige Unternehmen Duke Energy fünf kommerzielle Zoe-Quadrokopter von Acecore Technologies einsetzt, um in den Bergen in der Nähe von Ponce in Puerto Rico die beim Hurrikan Maria im September des Vorjahres unterbrochenen Stromleitungen zu finden und zu reparieren. Diese verliefen früher von Gipfel zu Gipfel – was ihre Reparatur aufgrund des Geländes äußerst schwierig macht.

Nachdem die Menschen in der Gegend vier Monate lang im Dunkeln lebten, begannen Jacob Velky und Bryan Williams vom Team der Firmentochter Duke Energy Unmanned Aircraft System im Januar, die mehr als 1.000 m breiten Schluchten mittels der Drohnen zu überbrücken, die 11 kg tragen können, 40 Minuten lang fliegen und jeweils rund 15.000 $ kosten (s.u.). Dabei benützen sie ein Gerät, das Monate zuvor von ihrem Teamkollegen Isaac Medford erfunden worden war, um eine Führungsleine zu ziehen und Strommasten zu verbinden.

Die Drohnen können leicht und schnell über die dichte, dschungelartige Vegetation zu einem Punkt auf der gegenüberliegenden Seite einer Schlucht fliegen, wobei sie eine Nylon-Fallschirmleine mit sich tragen. Ein an der Drohne befestigter Elektromagnet ermöglicht es, die Leine in der richtigen Position fallen zu lassen, woraufhin die Arbeiter ein größeres, stärkeres Seil anbringen und dann das Leiterkabel über die Schlucht ziehen können, um die Stromverbindung wieder herzustellen.

Das geht zwar auch mittels Hubschraubern, ist aber wesentlich teurer und auch gefährlicher. Nachdem ein Hubschrauberpilot 2017 in Indiana tödlich verunglückt war, hatte die Duke Energy deshalb bereits nach Alternativen gesucht. Dort und in einem sumpfigen Gebiet von North Carolina wurde das Verfahren dann auch getestet.

Die zu 75 % beschädigten Stromleitungen in Puerto Rico sind die erste Gelegenheit, die Drohnen im regulären Betrieb einzusetzen. Das Team ist sechs Tage lang in dem bergigen Gebiet im südlichen Zentralteil der Insel stationiert und kann mit den Drohnen pro Tag mehr als 3 – 4 Überbrückungen durchführen, deren Längste 365 m weit ist. Die Drohnen werden zudem zur Vermessung des Gebiets eingesetzt und um gebrochene Masten und andere Infrastruktur zu lokalisieren, die unter der monatelang überwuchernden Vegetation begraben wurde.

Im Jahr 2019 erhält das Team die höchste Mitarbeiterauszeichnung des Unternehmens für ihre Innovation – zusätzlich zur Dankbarkeit ihrer Teamkollegen in Puerto Rico für den sicheren und effizienten Weg zur Wiederherstellung der Stromversorgung.

Presseberichten im März zufolge, war das erste Drohnen-Dienstleistungsunternehmen, das in den USA das Verlegen von Stromleitungen durchführte, die in North Dakota ansässige Firma SkySkopes Inc., die dabei mit Energieunternehmen wie Duke Energy, Xcel Energy u.a. zusammenarbeitete. Die 2014 gegründete SkySkopes setzt ihre Drohnen ansonsten in erster Linie dazu ein, Informationen für Versorgungsunternehmen und Ölfirmen zu gewinnen.

Im Juni 2019 wird über die Zusammenarbeitet mit Xcel Energy in Minnesota berichtet, als eine der von SkySkopes betriebenen Drohnen Drähte an sechs Strommasten installiert, die Teil einer 8 km langen Xcel-Leitung im Gebiet von Fargo sind. Das Auffädeln der Leitungen erfolgt in einem mehrstufigen Prozeß, bei dem die Drohne ein spezielles Seil durch eine Rolle zieht, die dann an den Kabeln befestigt wird, die den Strom übertragen.

Die Drohnen sparen dabei Zeit und Geld, erhöhen die Sicherheit und verringern gleichzeitig die Umweltbelastung durch das andernfalls einzusetzende schweres Gerät, das das Land aufreißen kann. Xcel Energy war übrigen das erste Versorgungsunternehmen des Landes, das von der Federal Aviation Administration (FAA) die Genehmigung erhielt, Drohnen für Stromleitungs-Inspektionen außerhalb der Sichtlinie des Piloten zu fliegen.

Einem Bericht vom Februar 2020 zufolge setzt auch die Florida Power & Light Co. (FPL) autonome Drohnen zur Beschleunigung der Wiederherstellung der Stromversorgung ein. Im Rahmen des Aerial Intelligent Response (AIR)-Programms wird das Drone-in-a-Box (DIB) System der 2013 gegründeten israelischen Firma Percepto täglich einsetzt, derssen Drohnen durch ihren Hub geschützt rund um die Uhr online und jederzeit einsatzbereit sind. Die FAA hatte der FPL eine Ausnahmegenehmigung für Flüge bis zu zwei Meilen außerhalb der Sichtlinie erteilt.

Zum Hintergrund: Die in Tel Aviv beheimatete Percepto demonstriert erstmals auf der ASIS 2016 die Zukunft des Perimeterschutzes mit Drohnen, die 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche mittels Computer-Vision und Algorithmen autonom oder aber ferngesteuert in einem Gebiet patrouillieren und vor Ort mehrere Aufgaben übernehmen können. Die Technologie basiert auf einer Innovation, die ihre Wurzeln beim israelischen Militär hat.

Die Produkte von Percepto umfassen eine Hardware-Basisstation zur Steuerung und zum Laden der Drohne, sowie das PerceptoCore-Modul, das an Bord nahezu jeden Modells installiert werden kann, unabhängig von dessen Größe oder Typ, damit dieses mit der Basisstation kommunizieren kann. Die Firma arbeitet zusammen mit der Tyco Integrated Security (TycoIS) an mehreren Pilotprojekten  und verfolgt zudem eine Reihe weiterer Projekte mit Energieunternehmen in Europa.

Auf der Grundlage dieser Pilotprojekte wird Percepto das System und die Herstellung optimieren, um im ersten Quartal 2017 ein vollständig kommerzialisiertes System auf den Markt zu bringen, das vor Ort mehrere Monate lang unter extremen Wetterbedingungen und sogar in einer sehr rauhen Umgebung, wie im Bergbau oder in einer Werft, betrieben werden kann. Es ist nicht klar, ob es dazu gekommen ist, denn die Firma stellt ihre Sparrow I genannte autonome Drohne erst im Dezember 2017 öffentlich vor. Der mit zwei hochauflösenden Kameras, eine davon mit Wärmebild, ausgestattete Quadrokopter hat einer Flugzeit von etwa 40 Minuten.

Im Januar 2018 erfolgt eine Vorführung in einem Kibbuz nahe Tel Aviv, bei welcher der 8,5 km schwere und bis zu 75 km/h schnelle Flugroboter aus Kohlefaser per Knopfdruck in die Luft geschickt wird und dann autonom den Zaun des Kibbuz abfliegt, bevor er wieder automatisch landet und sich auf der Landebox befestigt, um aufgeladen zu werden. Bei einem zweiten Einsatz werden die Erkennungs- und Verfolgungsfähigkeiten der Drohne demonstriert. Die Firma bestätigt, daß sie bereits Verkaufsverträge mit einem großen Öl- und Gasunternehmen und einem der größten Sicherheitsunternehmen abgeschlossen hat.

Im ersten Halbjahr 2019 folgen diverse Pressemeldungen, außerdem sieht man verschiedene Hub-Bauweisen. Im März gibt die Percepto bekannt, daß sie an einem operationellen Versuchsprogramm mit dem Department of Homeland Security (DHS) und dem Science and Technology Directorate in Zusammenarbeit mit der U.S. Army teilnimmt, bei dem um die Fähigkeit autonomer Drohnen zur Durchführung von Nachrichten-, Überwachungs- und Aufklärungsoperationen ging.

Im Mai erhält die ursprünglich vom US-Milliardär Mark Cuban unterstützte Firma im Zuge ihrer Finanzierungsrunde A unter der Leitung von U.S. Venture Partners (USVP) und mit Beteiligung der bestehenden Investoren NHN, Spider Capital und Emerge einen Betrag von 15 Mio. $, womit die Gesamtmittel des Unternehmen insgesamt 27,5 Mio. $ erreichen. Zu den weiteren bisherigen Investoren gehören R&R Venture Partners und Hyundai Motors. Im Juni folgt auf der IFSEC International 2019 in London die Präsentation der nächste DIB-Generation, eine kleinere, leichtere und extrem witterungsbeständige Basisstation.

Die DIB-Lösung der Percepto soll inzwischen von mehreren Energieunternehmen in den USA und auf der ganzen Welt genutzt werden, wobei der eingangs erwähnte Drohneneinsatz durch die FPL der bislang jüngste ist.

Eine weiteres israelisches Unternehmen mit einer boxartigen Ladestation ist die Firma StoreDot Ltd. aus Herzlia, eine Ausgründung der Universität von Tel Aviv, die damit im Juli 2020 in den Blogs vorgestellt wird. Drei Jahre zuvor war das Startup schon einmal in die Presse gekommen, als es angeblich eine besonders leistungsstarke Version des FlashBattery-Systems eingesetzt hat, um die Batterie eines Elektroautos in nur fünf Minuten aufzuladen.

Die FlashBatteries enthalten chemisch synthetisierte Peptidmoleküle, so genannte Nanodots, welche die Grundlage für eine Multifunktionselektrode bilden, die ein schnelles Aufladen im Stil eines Superkondensators mit einer langsamen Entladung ähnlich wie bei einer Lithium-Ionen-Batterie ermöglicht. Entwickelt wurde die Technologie zunächst für Handys. Für die erste Demonstration auf der Messe Cube Tech Fair 2017 in Berlin verbinden die Ingenieure 7.000 der neuartigen Zellen. Die entladene Batterie wird in weniger als drei Minuten zu 60 % aufgeladen. Echte Leistungsangaben über die Batteriekapazität und Leistung bleibt die StoreDot allerdings schuldig.

In der aktuellen Ankündigung erklärt die StoreDot, daß sie eine verkleinerte Version des Systems in eine autonom betriebene Drohnen-Ladestation eingebaut hat, die für Drohnen mit den Batterien des Unternehmens verwendet werden kann. Die kommerzielle Einführung des Systems ist gegen Ende des Jahres geplant, ein Preis wurde noch nicht bekannt gegeben.

Zum Thema des Stromnetzes paßt eine Meldung vom August 2020, der zufolge das Army Research Laboratory (ARL) der US-Armee einen speziellen Sensor entwickelt hat, mit dem Drohnen dünne, hängende Stromleitungen erkennen können, was bislang eine ziemliche Herausforderung darstellt. Derzeit verwenden Drohnen Radar und/oder optische Sensoren, um Stromleitungen zu erkennen. Diese Technologien sind nicht nur manchmal unzuverlässig, sondern die Sensoren selbst sind in der Regel auch groß, teuer und energieaufwendig.

Auf der Suche nach einer Alternative entwickeln die Ingenieure um David Hull ein Sensor-/Softwarepaket, das stattdessen die von Stromleitungen ausgehenden elektrischen und magnetischen Felder erkennt. Das Erkennungssystem kann nicht nur die genaue Position dieser Leitungen – auch aus der Ferne – mit hoher Genauigkeit bestimmen, sondern ist auch viel kleiner, leichter und billiger als herkömmliche Sensoren und verbraucht zudem erheblich weniger Strom.

Außerdem kann das System die Richtung bestimmen, in der der Strom durch die Leitungen fließt. Dadurch kann es auch für die Kartierung von Stromnetzen aus der Luft und für die Lokalisierung von Fehlern wie beschädigten Leitungen, überhängenden Bäumen oder durchhängenden Leitungen eingesetzt werden.

Die Technologie wird an das 2016 gegründete und in New York ansässige Startup-Unternehmen Manifold Robotics Ins. lizenziert, eine Ausgründung der New York University, das sie kommerziell entwickeln wird. Im September schließt die Firma eine Vereinbarung mit der New York Power Authority (NYPA), dem größten staatlichen Energieversorger der USA, um mit teilweiser Finanzierung durch die New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA) neue Sensortechnologien und Algorithmen für unbemannte Flugsysteme zu entwickeln, damit diese sicher in der Nähe von Stromleitungen operieren können.

Wie das Ausbringen von Vorleinen für den Hochspannungsleitungsbau technisch abläuft, wird in einem Pressebericht vom März 2018 über das von Axel Weckschmied Ende 2011 gegründete Dresdner Unternehmen Hexapilots beschrieben, das ebenfalls Drohnen einsetzt, um Stromleitungen schneller und preiswerter zu verlegen. Hierfür hat der Ingenieur einen an der Drohne angebrachten Haken entwickelt, der sich per Knopfdruck öffnen läßt.

Als der Netzbetreiber Mitnetz Strom in der Nähe von Oelsnitz im Erzgebirge eine neue Stromtrasse baut, wird für besonders schwierige Abschnitte ein 7,5 km schwerer Hexakopter genutzt, um die Seile zu verlegen, die später zum Durchzuziehen der Leitung benötigt werden. Die Drohne fliegt mehrfach eine etwa 300 m lange Strecke von einem Hochspannungsmasten zum nächsten und befördert dabei insgesamt neun Seile über das Tal in dem unwegsamen Gelände zwischen Tröglitz und Hohndorf.

Im Anschluß daran wird die blaue, etwa 5 mm dicke Fliegerleine genutzt, um daran ein Tau mit einem Durchmesser von 16 mm entlangzuziehen, das in einem dritten Schritt dazu dient, per Seilwinde die 2,5 cm starke Stromleitung aus Stahl zu installieren.

In dem Pressebericht macht Weckschmied auch eine Rechnung auf, die belegt, wie sinnvoll der Einsatz der 12.000 € teuren Drohne ist. Früher ist entweder ein Arbeiter auf die Masten geklettert und hat für die neun Seile fast den ganzen Tag benötigt, oder es wurde ein Helikopter genutzt, der aber ca. 8.000 € am Tag kostete. Im Gegensatz dazu sind für den Hexakopter etwa 2.000 € fällig, und daneben gibt es auch eine Zeitersparnis.

Während der Hubschrauber für ein Spannfeld durchaus einen halben Tag benötigte, dauert dies per Drohne maximal eine Stunde, da für ein Seil nur vier bis fünf Minuten Flugzeit benötigt werden. Ein weiterer Vorzug des Hexakopters gegenüber dem Helikopter ist, daß ersterer wesentlich leiser ist und auch viel weniger Staub aufwirbelt.

Zu dem o.e. Zoe-Quadrokopter der 2014 gegründeten und im niederländischen Oss residierenden Firma Acecore Technologies JL B.V. ist zu sagen, daß es sich dabei im Grunde um eine professionelle Schwerlast-Kamera-Drohne handelt, die für den ‚Arbeitseinsatz‘ im Infrastrukturbereich herangezogen wurde.

Das Unternehmen bietet zwei hochwertige und wetterfeste Modelle aus Kohlefaser-Werkstoff an: die genannte Zoe, die eine Flugzeit von 40 Minuten hat und bis zu 6 kg tragen kann (was zeigt, daß die oben aufgeführte Nutzlastzahl stark übertrieben wurde), sowie die 8-motorige Neo mit Doppelarmen und einer Tragekraft von 9 kg, die allerdings nur 25 Minuten in der Luft bleiben kann, bevor sie wieder aufgeladen bzw. der Wechselakku ausgetauscht werden muß.

Daneben bietet die Acecore auch kardanische Aufhängungen, Drohnensteuerungen und sogar ein Tether-System an, das hier Filamentstation genannt wird.

Die Inspektion von Windkraftanlagen mittels Drohnen ist in der vorherigen Jahresübersichten schon mehrfach berichtet worden. Ein neuer Einsatzbereich ist die Nutzung der Fluggeräte zur Durchführung von Messungen über die Wirkung von Windparks auf die Flugsicherheit. Ein Team der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) um den Projektleiter Thorsten Schrader hat gemeinsam mit Partnern dafür ein neues Meßverfahren und numerische Simulationsmethoden entwickelt und im März 2018 die ersten Ergebnisse veröffentlicht.

Hintergrund ist die Sachlage, daß die Genehmigung neuer Windenergieanlagen (WEA) in der Nähe von Radaranlagen oder Navigationsanlagen des Luftverkehrs oft Konflikte verursacht, die häufig vor Gericht enden. Unstrittig ist, daß die WEA die Signale von Radar und Drehfunkfeuern beeinflussen können, doch bislang fehlten wissenschaftlich valide, reproduzierbare Untersuchungen über das tatsächliche Ausmaß.

Um die elektromagnetischen Felder im Umfeld von Navigations- und Radaranlagen sowie im Umfeld der Windparks aufzunehmen, wird die erforderliche Hochfrequenzmeßtechnik soweit verkleinert, daß sie auf einem Oktokopter paßt. Damit gelingt es beispielsweise die Signale eines 8 km entfernten Drehfunkfeuers (DVOR) hinter vier großen WEA mit 140 m Nabenhöhe und 112 m Rotordurchmesser während des Betriebs, beim Herunterfahren, beim Stillstand und beim Wiederanfahren der Windenergieanlagen zu messen.

Gegenüber früheren Meßverfahren, bei denen die Technik in Flugzeugen installiert war und diese bestimmte Teststrecken durchflogen, hat das neue Meßkonzept mit der Drohne große Vorteile. Zum einen verfälscht die miniaturisierte Meßtechnik selbst die Daten in erheblich geringerem Umfang verglichen mit einem Flugzeug, und zum anderen kann die Drohne in einem Raumpunkt verharren und über längere Zeiten Meßdaten aufzeichnen. Sie kann auch mit geringer Geschwindigkeit und in geringeren Höhen präzise durch Windparks fliegen.

Die Arbeiten erfolgen im Energieforschungsprojekt ‚Verbundvorhaben WERAN: Wechselwirkung Windenergieanlagen und Radar/Navigation‘ und sollen im Sommer abgeschlossen werden.

Drohnen, die illegale Emissionsquellen lokalisieren, werden wiederum von der Bergbaustadt Kattowitz in Polen eingesetzt, die ein Problem mit der Verbrennung von illegalen Brennstoffen in Haushalten und Gebäuden haben soll, wie im März 2018 zu erfahren ist. Als Mittel zur Ortung von sonst schwer auffindbaren Tätern sind die Drohnen mit verschiedenen Luftqualitätssensoren ausgestattet. Der testweise Einsatz erfolgt vor der Ausrichtung der UN-Klimakonferenz 2018 im Dezember in Kattowitz – mit der Idee, dadurch die Luft vor der Veranstaltung vielleicht noch etwas reinigen zu können.

Die Drohne, die zur Verfolgung bestimmter Arten von Rauch eingesetzt wird, stammt von der in Kattowitz ansässigen Luftüberwachungsfirma Flytronic und kann mit ihren bordeigenen Sensoren verschiedene chemische Substanzen auswerten. Die eingesetzte Technologie funktioniert offenbar so gut, daß die örtliche Polizei bereits eine Geldstrafe von umgerechnet 150 $ für einen Gesetzesbruch verhängt hat.

Ähnlich gelagert ist ein im September 2018 vorgestelltes Projekt von Wissenschaftlern der Rice University, die mit autonomen gasempfindlichen Drohnen leichtflüchtige organische Verbindungen (Volatile organic compounds, VOCs) detektieren, die aus defekten Pipelines oder Chemieanlagen strömen und bei Explosionen oder Bränden freiwerden, durch die Luft schweben und zu Gesundheitsproblemen bei Menschen führen können.

Zu wissen, wo sie sich befinden und in welchen Konzentrationen, bietet daher unschätzbare Vorteile, wie beispielsweise zu wissen, wo es sicher ist zu atmen und wo Evakuierungsgrenzen zu setzen sind, weshalb die Forscher für die Weiterentwicklung ihres Systems von der National Science Foundation (NSF) 1,5 Mio. $ erhalten.

Gemeinsam mit und der gemeinnützigen Organisation Technology For All aus Houston sowie mit Medizinern des Baylor College of Medicine wollen die Rice-Ingenieure um den Forschungsleiter Edward Knightly eine Flotte von Drohnen entwickeln, die künftig über Städten kreisen und Schadstoffe in der Luft aufspüren sollen, indem sie eine hochauflösende mobile Laserspektroskopie zur Echtzeit-Erkennung von Luftgasen verwenden.

Personal benötigen die Fluggeräte nur bei Start und Landung. Wenn sie Schadstoffe entdeckt haben, machen sie sich selbständig auf die Suche nach den Grenzen der Giftgaswolken. Die Drohnen sollen ihre Bahnen dabei selbständig koordinieren, damit sie nicht zusammenstoßen und die zur Verfügung stehende Fläche optimal abdecken. Die gewonnenen Informationen werden dann live an die Behörden übermittelt.

Studenten der Hochschule haben im Rahmen ihrer Abschlußarbeiten bereits Prototypen der ASTRO  (Autonomous, Sensing and Tetherless Networked Drones) genannten Fluggeräte entwickelt, die als erstes im Houston Chip Channel eingesetzt werden soll, einem industriereichen, besonders gefährdeten Teil des Hafens.

Ähnlich gelagert ist das Projekt MesSBAR, bei dem Forscher der TU Braunschweig zusammen mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig (PTB), dem Umweltbundesamt (UBA) und weiteren Partnern ein neues Meßsystem auf der Basis von Drohnen entwickeln, das Informationen darüber liefern soll, wie sich Partikel und Luftschadstoffe in urbanen Räumen verteilen.

Ziel ist, mehrere Drohnen mit miniaturisierter Sensorik für Feinstaub, Ruß, NOx und Ozon auszustatten, um die Schadstoffbelastung im Umfeld von Städten und Ballungsräumen bis in eine Höhe von einem Kilometer zu messen.

Das Projekt, das über drei Jahre mit 2,27 Mio. € vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert, vom Institut für Flugführung (IFF) der TU Braunschweig koordiniert und im September 2019 in den Fachblogs vorgestellt wird, soll die vertikale Verteilung der Luftschadstoffe insbesondere für die Verbesserung von Vorhersagen und die Überprüfung von Maßnahmen gegen die Schadstoffbelastung ermitteln.

Bei der Recherche erwies sich, daß die 2017 in Pasadena als Technologie-Spin-off des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA gegründete Firma SeekOps Inc. bereits einen neuen Dienst für Gasemissionsinspektionen unter Verwendung eines Miniatur-Gassensors auf einer Drohnenplattform eingeführt hat, um Methan, den Hauptbestandteil von Erdgas, nachzuweisen. Das Unternehmen kommerzialisiert eine Technologie, welche die Mitbegründer Andrew Aubrey und Brendan Smith während ihrer Zeit am JPL entwickelt hatten.

Im Vergleich zu den bisherigen Leckortungsoperationen, die traditionell mit Hilfe großer Instrumente per Fahrzeug oder zu Fuß durchgeführt werden, bietet der Einsatz von Drohnen eine höhere Effizienz, kann in einem Bruchteil der Zeit durchgeführt werden. Zudem reduziert die erhöhte Empfindlichkeit der Technologie falsch-positive Ergebnisse und liefert genauere Daten über die jeweilige Methankonzentration.

Bei der eingesetzten Drohnenplattform handelt es sich um eine industrietaugliche SUI Endurance der Firma Straight Up Imaging (SUI) mit Sitz in San Diego, die eine Flugzeit von mehr als 35 Minuten mit der SeekOps-Nutzlast bietet – d.h. den SeekIR genannten Miniatur-Gassensoren.

Im Rahmen der Mobile Monitoring Challenge 2018, einer unabhängigen Evaluierung unter der Leitung der Stanford University und des Environmental Defense Fund, werden die Fähigkeiten von SeekOps als die leistungsfähigste Technologie zur Lokalisierung und Quantifizierung von Emissionen mittels unbemannter Flugzeugsysteme bestätigt.

Im September 2019 kann sich die SeekOps im Rahmen einer Mittelbeschaffung eine nicht bezifferte Finanzierung durch zwei strategischen Investoren sichern, dem OGCI Climate Investments-Fonds und der Equinor Technology Ventures (ETV), dem Venture-Arm des norwegischen multinationalen Energiekonzerns Equinor. Dieser ist seit 2017 ein ‚Early Adopter‘ der SeekOps-Technologie und hat bereits im Juni 2018 über ETV in SeekOps investiert.

Besonders schwierigere Orte, um Messungen durchzuführen, sind Krater von aktiven Vulkanen, die in der Regel hoch gelegen, schlecht zugänglich und unwirtlich sind.

Forscher um Prof. Tom Scott an der University of Bristol in Großbritannien entwickeln daher sogenannte Dracheneier (dragon eggs), kleine Kästchen, die eine Reihe von Sensoren enthalten, die Temperaturen, die Zusammensetzung der Luft, deren Feuchtigkeit sowie Erschütterungen messen. Aus diesen Daten lassen sich Rückschlüsse über bevorstehende Aktivitäten des Vulkans ziehen, wenn auch nicht mit letzter Sicherheit.

Die besonders energieeffizienten und äußerst robusten Sensorsysteme sind zudem leicht genug, um mittels Drohnen an ihren Einsatzort gebracht werden können, der ansonsten nur zu Fuß oder per Hubschrauber erreichbar ist, und oft nicht einmal das, weil es für Menschen zu gefährlich ist. Das ausgeklügelte Energiesparsystem wiederum ist unabdingbar, weil Wartungsarbeiten an den Stellen, an denen die Dracheneier stehen sollen, im Mindestfall extrem aufwendig sind.

Die Versorgung mit Solarzellen entfällt, weil diese wegen der harschen Umweltbedingungen ziemlich schnell ausfallen würden. Deshalb ist allein der ‚Wecker‘ ständig in Betrieb und verbraucht Strom, allerdings extrem wenig. So können die Geräte viele Monate ohne nennenswerten Energieverbrauch vor sich hin schlummern, was auch helfen soll, ihre Lebensdauer entscheidend zu verlängern.

Erst wenn sich vulkanische Aktivitäten bemerkbar machen, fährt das System hoch, schaltet auf Alarmbereitschaft und sendet wenig später die gewonnenen Daten per Funk an eine bis zu 10 km entfernte Empfangsstation, und von dort über einen Satelliten-Uplink an Wissenschaftler einer Forschungseinrichtung. Im Normalfall sollen in der Nähe eines Kraters mehrere Dracheneier positioniert werden. Wenn das eine oder andere dem Lavastrom zum Opfer fällt, senden die anderen weiter Daten zu Zentrale.

Daß die Sensoren auch außerhalb des Labors funktionieren, zeigen erfolgreiche Tests auf der Spitze des italienischen Vulkans Stromboli auf der gleichnamigen italienischen Insel. Weshalb die Wissenschaftler schon weitere Anwendungsfelder für ihre ‚Eier‘ sehen, denn auch die Überwachung von Atomendlagern oder von Gletschern soll mit den kleinen Helfern möglich sein. Die kommerzielle Weiterentwickelung soll nun durch die 2017 in Bristol gegründete Spin-off-Firma Sensor Driven Ltd. erfolgen.

Aber auch in der Tiefe kommen Drohnen zum Einsatz. So wird beispielsweise im November 2018 über das australische, in Pullenvale beheimatete Startup Emesant berichtet, das eine spezielle Software für die autonome Kartierung von Minen und Tunneln entwickelt hat.

Die sogenannten Hovermap-Drohnen des Unternehmens, das von ehemaligen Forschern der australischen Bundesforschungsagentur CSIRO gegründet wurde, verwenden zur Kartierung der unterirdischen Umgebung eine Mischung aus LiDAR, Kollisionsvermeidungssensoren und GPS, deren Entwicklung am CSIRO begonnen hatte. Das Hovermap-System sammelt während des Fluges Daten, die anschließend auf einem Laptop verarbeitet werden können, um 3D-Karten der Umgebung zu erstellen.

Die entsprechende Nutzlast kann an kompatible Drohnen montiert werden, die dann unter Tage in gefährlichen Umgebungen eingesetzt werden, um Menschen davor zu bewahren, sich selbst zu gefährden. Den weltweit ersten völlig autonomen Flug einer Drohne in einer unterirdischen Mine 600 m unter der Oberfläche – und über die Sichtlinie hinaus – hatte Emesant im vergangenen Jahr Westaustraliens durchgeführt.

Die ersten Anwender experimentieren bereits mit der Hovermap-Technologie, und das Unternehmen hofft, sie noch in diesem Jahr zur Verfügung stellen zu können. Sehr hilfreich dabei ist, daß die Firma vor kurzen Risikokapital in Höhe von 3,5 Milo. AU$ einwerben konnte.

Weitere Neuigkeiten bezüglich Inspektion-Einsätzen von Drohnen werden in diesem Jahr u.a. aus der Bauhaus-Universität Weimar berichtet, wo Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung im September 2018 ein vom BMBF mit 2,2 Mio. € gefördertes Verbundprojekt ‚Bewertung alternder Infrastrukturbauwerke mit digitalen Technologien (AISTEC)‘ gestartet haben, das bis August 2021 läuft.

Ausgangspunkt der digitalen Inspektion zur automatisierten Schadenserkennung aus der Ferne ist die fotografische Erfassung des Infrastrukturbauwerks mit Hilfe von Drohnen. Dadurch soll die Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit von alternden Brücken und Stützbauwerken erhöht werden. Insbesondere Bauwerke der Verkehrsinfrastruktur sind durch intensive Nutzung sowie vielfältige Umwelteinflüsse dauerhaft hohen Beanspruchungen ausgesetzt, was ein hohes Sicherheitsrisiko darstellt, wie der Einsturz der Morandi-Autobahnbrücke in Genua im Vormonat zeigt.

Ebenfalls 2018 startet das Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien das Forschungsprojekt COSIMA, an dem als weitere Partner u.a. die Firmen N-Ergie AG, DHG Engineering GmbH, IRCAM GmbH, Rauschert Heinersdorf-Pressig GmbH sowie die Technische Hochschule Nürnberg (Institut ELSYS) beteiligt sind. Ziel des Projektes ist die Kontrolle und Vorhersage der Erträge von Solarparks durch eine effiziente und intelligente Inspektion.

Um ein zunächst ein möglichst genaues Bild vom Zustand einzelner PV-Module zu erhalten, überfliegt eine Drohne automatisch den zu kontrollierenden Solarpark und prüft mit einer Hochleistungskamera deren Leistungsfähigkeit – einerseits visuell, andererseits im Thermografie- und Elektrolumineszenz-Verfahren. Damit sollen Fehler wie Degradationen und Risse, aber auch Verschmutzungen und Glasbruch zuverlässig aufgedeckt werden.

Ein Schwerpunkt des Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer Software, mit der die großen Datenmengen verarbeitet werden können. Um Erfahrungen darüber zu sammeln, wie sich die Daten optimal erheben lassen und um Material für die Erprobung der Software zu gewinnen, finden bis August 2020 bereits 56 Befliegungen von verschiedenen Photovoltaik-Anlagen mit Leistungen zwischen 20 kW und 10 MW statt. Der Abschluß des Projekts ist Ende Juni 2021 geplant.

Im September 2019 erscheint übrigens ein Bericht über das US-Unternehmen Terra Drone Corp., das seine Fähigkeiten zur zerstörungsfreien Prüfung kurz zuvor durch die Inspektion eines 160 m hohen Schornsteins in eine Wärmekraftwerksin Japan unter Beweis gestellt hat. Die Inspektion wird mit einer Ultraschallprüfdrohne (UT) durchgeführt, die von der Schwestergesellschaft Terra Inspectioneering entwickelt wurde.

Die UT-Drohne zur Schornsteininspektion wiegt 2,5 kg und ist mit einer patentierten Kontaktkatalysator-Abgabevorrichtung ausgestattet, die es ermöglicht, den Katalysator auch während des Fluges der Sonde zuzuführen, was eine effiziente Inspektion ermöglicht. Darüber hinaus erlauben drei hochpräzise Kameras die Überprüfung des UT-Diagramms sowie der Bilder der Drohne in Echtzeit.

Im selben Monat wird auch darüber berichtet, daß die Abteilung für Luftfahrt des Kansas Department of Transportation (KDOT) von der Federal Aviation Administration (FAA) die Genehmigung erhalten habe, auf dem Dwight D. Eisenhower National Airport (ICT) in Wichita Inspektions-Testflüge mit unbemannten Flugzeugsystemen durchzuführen. Dies erfolgte durch eine Partnerschaft mit der Kansas State University und der Firma George Butler Associates (GBA).

Die geplanten Inspektionen umfassen die Analyse von Hindernissen, die Erkennung von Fremdkörpern, das Management von Gefahren für die Tierwelt sowie Notfallmaßnahmen auf dem Flugplatz.

Nur einen Monat später, im Oktober 2019, beginnt die Firma AERIUM Analytics mit Sitz in Calgary im Auftrag des Edmonton International Airport (EIA) im kanadischen Alberta mit dem Einsatz einer  mdLiDAR1000-Drohne von Microdrones, um LiDAR- und Bilddaten der Start- und Landebahnen des Flughafens zu sammeln. Der mdLiDAR1000 ist ein voll integriertes System zur Erzeugung von 3D-Punktwolken, das für Anwendungen in der Landvermessung, im Bauwesen, in der Öl- und Gasindustrie und im Bergbau optimiert ist.

Die Daten werden sollen verwendet werden, um genauer vorhersagen zu können, wann die EIA vorbeugende Wartungsarbeiten an Start- und Landebahnen, Rollwegen und Vorfeldern durchführen muß. Der Drohnenbetrieb wurde Zusammenarbeit mit NAV CANADA, dem Eigentümer und Betreiber des zivilen Flugnavigationssystems des Landes, genehmigt.

Der EIA zufolge, die 2 Mio. m² Start- und Landebahnen, Rollwege und Vorfelder für die Flugzeugabfertigung instand halten muß, nähert man sich schnell dem Punkt, an dem Drohnen Teil des regulären Flugbetriebs sind. Schließlich ist dies bereits das vierte Jahr, in dem AERIUM Analytics Drohnen auf dem EIA einsetzt, angefangen mit Robird-Roboter-Falkenflügen zur Kontrolle der Vogelaktivitäten. Bis heute hat AERIUM weit über 3.000 Drohnenflüge auf Flughäfen durchgeführt.

Weitere Fluggeräte, die sich mit der luftgestützten Fernerkundung befassen, sind beispielsweise die Drohnen (und ein bemannter Gyrocopter) des anwendungsorientierten Forschungs- und Entwicklungsprojekts ‚mDRONES4rivers – Moderne Sensorik und luftgestützte Fernerkundung für vegetationskundliche und hydromorphologische Anwendung an Wasserstraßen‘ der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), das im März in die Flugsaison startet. Die Projektlaufzeit geht von November 2018 bis Oktober 2021.

Die BfG nutzt mit ihren Partnern das Potential der höchstauflösenden Sensorik, um neue Verfahren zur Auswertung und Dokumentation von Vegetation und Geländestrukturen an Wasserstraßen und ihren Veränderungen zu entwickeln, was bislang nur mit personell und finanziell aufwendigen Geländearbeiten möglich war. Diese Projekt wird mit 1,4 Mio. € durch das BMVI gefördert.

Auf der Commercial UAV Expo im November 2019 zeigt die Firma Swift Radioplanes LLC (o. SRP Aero) aus Prescott, Arizona, die 2013 von ehemaligen Angehörigen der U.S. Army gegründet wurde, eine weitere VTOL-Drohne für Vermessung und Kartierung namens Lynx, die ca. 4,5 kg wiegt, eine Sony A6000-Kamera tragen kann und mit ihrem Elektromotor bis zu drei Stunden lang fliegt.

Die Drohne zeichnet sich durch eine robuste Kevlar-Verbundkonstruktion aus und wird mit der benutzerfreundlichen Swift Ground Control Station (GCS) gesteuert und hebt auf Knopfdruck autonom ab. Das Flugzeug ist eine Hybridkonstruktion mit getrennten Motoren für Vertikal- und Vorwärtsschub. Zur Landung kommt das Lynx in der Luft zum Stillstand und senkt sich vertikal zu seinem Landeplatz ab.

Bereits im Juni 2018 war über etwas anders geartete Inspektionsflüge mit Drohnen berichtet worden – als Journalisten mit deren Einsatz beginnen, um entlang der Grenze zwischen den USA und Mexiko die Lager für Einwanderer zu überprüfen, denen die US-Regierung die Einreise verweigert – und die in der dortigen Presse teilweise als ‚Konzentrationslager‘ bezeichnet werden.

Journalisten wird regelmäßig der Zugang zu den über 100 Haftanstalten verweigert. Und in den seltenen Fällen, in denen es ihnen gestattet ist, dürfen sie weder Fotos noch Videos aufnehmen.Was einige Reporter ausreichend motiviert, die Behinderung anzugehen, indem sie mit Videokameras ausgestattete Drohnen einsetzen, um der Welt zu zeigen, was in den Zeltstädten passiert.

Auch über den Einsatz von Drohnen im Marketing gibt es in diesem Jahr etwas zu berichten. Bereits im Januar bekommt das auf Geflügel spezialisierte US-amerikanische Fast-Food-Franchise-Unternehmen Kentucky Fried Chicken (KFC) viel Presse, als es in Indien eine neue Smoky Grill Chicken Wing Box vorstellt, die als außerordentlich erfolgreicher PR-Gag gewertet wird. Allerdings können die limitierten Boxen nur am 25. und 26. Januar gekauft werden.

Nach Gebrauch läßt sich die Schachtel mit den gegrillten Hühnerflügeln, die außerdem noch die gesamte Elektronik und alle Komponenten enthält, die für den Bau eines Mini-Quadrokopters benötigt werden, nämlich in eine Smartphone-gesteuerte Drohne verwandeln. Deren vollständige Bauanleitung in Form einer PDF-Datei sowie die erforderliche Steuerungs-App lassen sich von der offiziellen KFC-Website herunterladen.

Ebenfalls erfolgreich ist das italienische Modeunternehmen Dolce & Gabbana, das auf der Mailänder Modewoche Ende Februar seine neue Damentaschenkollektion auf eine (immer noch) besonders innovative Art präsentiert.

Anstatt Models setzten die Designer auf dem Laufsteg Drohnen ein, an denen die Accessoires befestigt sind. Die Geräte werden zu passender Musik in den Saal hinausgeflogen – wobei sie von hinter den Kulissen aus gesteuert werden.

Interessant ist auch das Geschehen im Zuge des Versuchs der Veranstalter, die Vorführung möglichst sicher zu gestalten: Vor dem Beginn der Show werden alle Gäste gebeten, das WLAN auf ihren Smartphones zu deaktivieren. Da die Besucher viele verschiedene Sprachen sprechen und es im allgemeinen sehr schwer ist, jemandem das Internetsurfen zu verbieten, dauert es ganze 45 Minuten, bis die drahtlosen Verbindungen aller Geräte ausgeschaltet war. Einige Personen, die ihr WLAN noch eingeschaltet haben, müssen sogar per Lautsprecher aufgefordert werden, es zu deaktivieren.

Etwas befremdlich wirkt dagegen ein Drohnen-Patent, das im Februar 2018 der Firma Samsung erteilt wird und ebenfalls dem Marketing-Sektor zuzuordnen ist, denn es handelt sich um einen fliegenden Bildschirm, der dem Auge folgt – und vermutlich Werbung abspielen soll (US-Nr. 9.891.885, beantragt 2016). Es wird an dieser Stelle natürlich wegen seinen Flugfähigkeiten erwähnt, denn die vier kleinen Rotoren an den Ecken machen es im Grunde zu einem Quadrokopter-Screen.

Laut der Patentanmeldung würde das Gerät aus einem LCD-Bildschirm bestehen, der von vier Propellern in die Höhe gehalten wird, wobei die restlichen Komponenten an Bord die gleichen sind wie bei jeder anderen Drohne: ein Flugkontrollgerät, eine Stromquelle, ein Gyroskop, ein Bewegungssensor, ein Beschleunigungsmesser, eine Hinderniserkennung, ein GPS und ein WLAN-basiertes Positionierungssystem.

Die einzige darüber hinaus gehende Besonderheit bildet eine Sensoreinheit, die sich auf den Benutzer richtet, um zu verfolgen, wohin sein Gesicht und seine Augen zeigen, und um Gesten und Sprachbefehle zu lesen und darauf zu reagieren. In den Patentpapieren heißt es, daß die Drohne mit diesen Sensoren ihren Winkel einstellen kann, um den Bildschirm stets im Sichtbereich zu halten, und wenn man wegschaut, könne sie auch herumliegen, um wieder in der Sichtlinie zu kommen.

Ein bislang weitgehend unberücksichtigter Einsatzbereich sind personenbezogene Drohnen, die keine fliegenden Kameras sind. Im Februar 2018 wird ein solches Konzept vorgestellt, das aus dem Studio Roosegaarde des niederländischen Künstlers Daan Roosegaarde stammt. Dessen internationales Smog Free Projekt soll fortlaufend Blasen sauberer Luft in der ganzen Welt erzeugen.

Roosegaarde hatte 2013 erstmals den Vorschlag für einen ‚elektronischen Staubsauger‘ vorgelegt, der den Smog vom Himmel entfernen soll. Daraus entwickelte sich ein Turm namens Smog Free Tower, der 2015 zusammen mit einer erfolgreichen Kickstarter-Kampagne zur Beschaffung von Mitteln vorgestellt wurde. Die verschmutzte Luft wird an der Spitze des Turms angesaugt, woraufhin die gereinigte Luft durch Öffnungen an den vier Seiten wieder abgegeben wird.

Anfang September 2016 wird in Rotterdam der erste Prototyp eines 7 m hohen Smog Free Towers enthüllt, der mit grüner Energie betrieben pro Stunde 30.000 m³ Luft reinigt, um im öffentlichen Raum smogfreie Blasen zu erzeugen – und um die Verunreinigungen aufzufangen und die gesammelten Smogpartikeln in Ringe zu verwandeln, die zunächst als Belohnung für die Kickstarter-Unterstützer vergeben werden.

Technisch funktioniert der Turm, indem er mit einem kleinen positiven Strom aufgeladen wird und dadurch wie eine Elektrode positive Ionen in die Luft entläßt, die sich an Feinstaubpartikel anlagern. Eine negativ geladene Oberfläche – die Gegenelektrode – zieht dann die positiven Ionen gemeinsam mit den schädlichen Feinstaubpartikeln an, die gesammelt und im Inneren des Turms gespeichert werden. Mit dieser Technologie gelingt es, auch ultrafeine Smogpartikel einzufangen, was herkömmliche Filtersysteme nicht schaffen.

Der Prototyp, der hierfür eine Leistung von 1,4 kW benötigt, geht im Jahr 2017 in Partnerschaft mit dem chinesischen Umweltministerium auf eine Tour durch vier chinesische Städte, darunter Peking und Tianjin. Später wird er im polnischen Krakau installiert, wo es einen überraschenden Indikator für die saubere Luft um den Turm herum gibt: kleine Hunde. Weil deren Nasen und Lungen so klein sind, haben sie anscheinend besonders große Probleme mit dem Smog – und so „hingen viele dieser wirklich kleinen Hunde herum, als hätten sie ein geheimes Treffen und genossen die saubere Luft.“

Ein verwandtes Konzept mit an Fahrrädern montierten Filtern, um Luftverschmutzungen aufzufangen und die gereinigte Luft um den Radfahrer herum freizusetzen, während das Fahrrad unterwegs ist, zeigt der Künstler im Mai 2017 unter dem Namen Smog Free Bike.

Und während 2018 in Xi’an , Provinz Shaanxi, ein 100 m hoher Turm gebaut wird, um die Verschmutzung der Stadt zu bekämpfen und dabei von Forschern des Institute of Earth Environment der Chinesischen Akademie der Wissenschaften getestet zu werden, stellt Roosegaarde die ersten künstlerischen Eindrücke seiner Smog Free Drones (o.: Smog Free Floatable) vor, die über den Köpfen schwebend ‚persönliche Frischluftblasen‘ schaffen sollen.

Die Vision befindet sich laut Roosegaarde noch im Anfangsstadium, soll aber im Rahmen des Smog Free Project ordentlich forciert werden, um als Alternative zu einer steifen Gesichtsmaske zu fungieren – oder wie es der Künstler selbst beschreibt: „Eine Art Pac-Man, der sich durch die Stadt bewegt und Sie in Sicherheit wiegt“. Mit genügend Zeit und Energie sollten auch die technische Herausforderungen wie Batterielebensdauer, Lautstärke und Sicherheit gelöst und die Drohnen Wirklichkeit werden.

Der Entwurf von Drohnen selbst könnte die Verwirklichung der Idee unterstützen, da Drohnen ja bereits einen abwärts gerichteten Luftstrom erzeugen, um in der Luft zu bleiben. Dies könnte genutzt werden, um die Strömungsdynamik über oder um dem Kopf herum zu gestalten.

Weitere Kunstaktionen, mit denen Roosegaarde 2017 bekannt wurde, sind beispielsweise die in Zusammenarbeit mit der niederländischen Firma Kitepower entstandene Installation Windvogel, ein Drachen, der genug Strom für 200 Haushalte erzeugen kann; das Projekt Waterlicht, eine projizierte Beleuchtung, die den Anstieg des Meeresspiegels simuliert, indem sie mit LEDs und Lasern das Gefühl vermittelt, unter Wasser zu sein; oder Glowing Nature, wo biolumineszierende Algen eine Inspiration für Licht- oder Energielösungen der Zukunft bieten. Anlaß ist übrigens die Renovierung des legendären Afsluitdijk-Deichs, der seit 85 Jahren in Betrieb ist.

Die reale Umsetzung einer personenbezogene Drohne stellt die japanische Firma Asahi Power Service Co. Ltd. aus Oyama im Juli vor – in Form eines fliegenden Regenschirms, oder konkret: einer Drohne, die einen Regenschirm transportiert.

Der Schirm hat keinen Handgriff, ist dafür aber mit einer Kamera und KI ausgestattet, so daß der Kopf des Besitzers erkannt wird und die Drohne brav über ihm schweben und ihn trocken halten kann – solange er sehr langsam geht. Eine frühe Designversion zeigt noch ein System mit ansteckbarem Steuergriff und vier Rotoren, die in die Schirmstruktur integriert sind.

Aktuell ist ein Praxiseinsatz des Free Parasol noch weit entfernt, da der von Kenji Suzuki vorgestellte Prototyp-Schirm mit einem Durchmesser von 1,2 m relativ klein, und die Drohne mit knapp 5 kg noch zu schwer ist. Sie ist außerdem ziemlich laut und schafft nur 20 Minuten Flugzeit. Die Macher des Unternehmens, das unter anderem Telekommunikationssysteme entwickelt, sind aber optimistisch, daß sie das Gewicht auf weniger als 1 kg reduzieren und die Flugzeit auf eine Stunde vergrößern können.

Der Prototyp nutzt für die Schirmkappe Netzmaterial, welches es ermöglicht, den von den Propellern erzeugten Luftstrom durch die Kappe zu leiten und das Gerät zu stabilisieren.

Bei gleichmäßigem Landregen ohne Wind könnte das einigermaßen funktionieren, was bei böigem Wind eher zu bezweifeln ist. Das Unternehmen glaubt jedenfalls fest an einen großen Markt. Und nicht nur bei Regen, sondern auch als Hitzeschutz an einem sonnigen Tag. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil: Man würde den Schirm nicht mehr vergessen, weil er gegebenenfalls automatisch folgt.

Im Jahr 2019 soll der Regenschirm marktreif sein, dessen Preis dann bei 275 $ liegen könnte. Die Firma hat jedenfalls das erklärte Ziel, das Produkt spätestens bei den Olympischen und Paralympischen Spielen 2020 in Tokio in den praktischen Einsatz zu bringen. Wobei durch die Corona-bedingte Verschiebung der Spiele auf 2021 noch ein zusätzliches Zeitpolster besteht.

Die Sache erinnert an ein bislang noch nicht realisiertes Konzept von Mac Funamizu, das im Juli des Vorjahres in den Blogs erschienen war und eine Drohne zeigt, die als schwebender Ventilator funktioniert und gleichzeitig auch noch einen Sonnenschutz bietet.

Besonders clever ist, daß die Sonnenschirm-Lüfterdrohne, deren Ventilator durch ein starkes Nylonnetz geschützt ist, ein solarbetriebenes Design hat und ihre Kraft damit direkt von der Sonne bezieht, vor deren Hitze sie gleichzeitig schützt.

Leider hat sich der Designer keine weiteren Gedanken um die technischen Details gemacht, und bislang ist auch noch nichts von einer weiteren Beschäftigung mit dem Thema zu sehen.

Was anderen die eine oder andere Möglichkeit eröffnet – wie im Mai 2019, als ein Magier namens Moulla und sein Team von Augmented Magic aus Frankreich behaupten, die Erfindung des Jahres gemacht zu haben: einen Drohnenschirm namens Dronebella, der einem von einer App gesteuert folgt und absolut freihändig ist. Es scheint sich dabei aber mehr um einen Werbegag der Showgruppe zu handeln, als um einen ernsthaften Ansatz.

In einer weitaus größeren Dimension – und auch schon in Form eines Prototyp-Systems vorgestellt – agiert ein modulares Dach, das sich selbständig durch den öffentlichen Raum bewegt und im September 2018 in den Fachblogs gezeigt wird. Es ist das Resultat der vorjährigen Master-Abschlußarbeit von Miguel Aflalo, Jingcheng Chen und Behrooz Tahanzadeh an der Universität Stuttgart und wird im Stadtgarten der Universität auch schon erfolgreich getestet.

Unter dem Oberbegriff ‚Agile Architektur‘ umfaßt das Cyber Physical Macro Materials Project eine dynamische Dachstruktur, die aus autonomen, unbemannten Fluggeräten besteht, welche den vom Nutzer gewünschten Umbauprozeß ausführen – variabel in der Geschwindigkeit, in Intervallen und ohne zusätzliche Ausrüstung oder Aufwand. Hauptziel des Projekts ist die Rekonfiguierbarkeit, doch die Moduleinheiten müssen auch Aspekte wie architektonische Performanz, Transportfähigkeit, Tragfähigkeit, Kosten, Gewicht, Stromverbrauch und Ästhetik berücksichtigen.

Der Prototyp der Dachstruktur im Maßstab 1:1 mit einer Gesamthöhe von 2,50 m besteht aus 20 voll funktionsfähigen Moduleinheiten mit integrierter Elektronik für Kommunikation und Sensorik sowie zwei Oktokoptern mit einer Tragekraft von jeweils 800 g. Die einzelne Moduleinheit ist aus einer Skelettstruktur aus kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff und einem dreidimensionalen Polyeder-Rahmen aufgebaut. An den Oberseiten gibt es Polykarbonplatten, an denen die Anbindungspunkte zwischen den Moduleinheiten angebracht sind, zu deren Verbindung Magnete verwendet werden.

Damit das System funktioniert, interagieren Makro-Material, unbemannte Flugroboter und Nutzer über die Hardware und Software. Durch seine Fähigkeit, sich kontinuierlich zu rekonstruieren, stellt das System die Ideen der Vorfertigung in der Architektur in Frage. Mit dem drohnengestützten System läßt sich eine dynamische Dachstruktur vorstellen, die sich autonom im öffentlichen Raum bewegt, die auf den Nutzer reagiert, sich aktiv umbaut, oder sich zeitweise auf nahegelegene Dächer zurückzieht.

Ein Einsatzbereich, der in der Fülle des Materials leicht untergeht, ist die Viehwirtschaft, wo sich Drohnen inzwischen zunehmender Beliebtheit erfreuen.

Ein Beispiel dafür wird in einem Pressebericht vom Juni 2018 präsentiert: die Matador Cattle Company. Die amerikanische Rinderfarm wendet Drohnen an, um die Arbeit der Cowboys zu modernisieren – wenn nicht gar zu revolutionieren –, wie sie die Spring Creek Ranch von Koch Industries in den Flint Hills, etwas außerhalb von Eureka, Kansas.

Eine Fläche von 4.000 Hektar zu bewirtschaften und 2.000 Stück Vieh zu versorgen, ist mit der Drohnentechnologie auch um einiges einfacher als ohne. Wir eine eine Kuh vermißt, kann man mit den Drohnen hinüberfliegen und nachsehen. Ohne die Fluggeräte muß man 15 – 20 Meilen fahren, um ein Pferd zu holen, dann zurückkommen, nur um festzustellen, daß die Kuh sich zwischenzeitlich woanders hin bewegt hat.

Durch das Überfliegen der Ranch können das Gelände überwacht, Grasfeuer verfolgt, auf invasive Arten geachtet und sogar RFID-Ohrmarken aus der Ferne gescannt worden, um die Gesundheit der Rinder zu überwachen. Die Drohnen können auch Infrarotkameras mitführen, mit denen sich die Wärmesignaturen von streunenden Kühen leicht erkennen lassen. Das ist vielleicht weniger poetisch, aber sicherlich einfacher und wesentlich zeitsparender als zu Pferd nach ihnen zu suchen.

Bei der Recherche fand sich übrigens auch ein Bericht der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU) vom Februar 2016, in welchem ein Projekt von Prof. Svein-Olaf Hvasshovd beschrieben wird, dessen Ziel es ist, die Suche nach Schafen mittels Drohnen mit Infrarotkameras sehr viel effektiver als heute durchzuführen.

Im September 2018 stellen Charles Bombardier und Martin Rico mit dem Blitzer das Konzept einer Drohne vor, die Schafe und andere Tierarten überwachen soll. Ihr GPS und ein Live-Video-Feed sollen modernen Hirten bei ihrer Arbeit helfen, ohne daß sie ihre Tiere zu Fuß verfolgen müssen. Der Bitzer würde demnach als ‚Schäferhund am Himmel‘ fungieren, der die weidenden Tiere begleitet um sicherzustellen, daß sie behütet sind und keines fehlt, während er gleichzeitig Zeit für den Züchter spart. Der Name ist übrigens durch den Schäferhund in der Kinderfernsehsendung Shaun das Schaf inspiriert.

Der Bitzer hat die Form eines kurzen Zylinders und mißt einen Meter im Durchmesser. Seine Hülle besteht aus Verbundwerkstoff und Aluminium. Der elektrisch angetriebene, gegenläufige Doppel-Rotor ist zentral angeordnet und erzeugt einen Abwärtsschub, um die Drohne anzuheben und zu steuern. Ein Teil der Luft folgt dem Außenrand ihres Körpers und erzeugt einen Coandă-Effekt, wodurch der Flugkörper in der Lage ist, sich selbst zu steuern und zu bewegen, indem er die Klappen um seinen Rumpf herum öffnet oder schließt.

Im März 2019 wird übrigens berichtet, daß Landwirte in Neuseeland ebenfalls das neue Werkzeug nutzen, um Schafe und Kühe zu hüten. In einem Video von Radio New Zealand zeigt der Schäfer Corey Lambeth das Zusammenführen von Kühen und Schafen mit einer DJI Mavic Enterprise Drohne, die mit Lautsprechern ausgestattet ist, die Hundegebell wiedergeben. Sogar alte Kühe, die den Hunden manchmal die Stirn bieten, machen das mit den Drohnen nie. Und sogar die Hütehunde selbst lernen zusammen mit den Drohnen zu arbeiten.

Ein zukunftsträchtiger Einsatzbereich für Drohnen sind möglicherweise Projektionen, die sich aufgrund der Beweglichkeit des ‚Projektors‘ sukzessive über große Flächen erstrecken können, wie die ansprechenden Werbeanimationen suggerieren, mit denen im Juni erfolgreich Werbung für das Konzept der Space Creator Drone gemacht wird.

Das verblüffende Konzept der Designerin Seohee Lee bildet quasi den Antipoden aller anderen Drohnen, da die Space Creator Drone nicht herumfliegt und Bilder einfängt, sondern vielmehr Bilder auf Oberflächen projiziert und Wände und Böden in Fenster verwandelt, die alternative Realitäten zeigen oder zu visuellen Konnotationen des Geschichtenerzählens werden.

Die erfrischend andere Drohne ist hierfür mit einem Projektor-Objektiv ausgestattet, wo ansonsten eine Kamera installiert ist, und schafft Umgebungen, anstatt sie einzufangen. Sie arbeitet dabei nach dem gleichen Prinzip wie die Parrot AR Drone und ist auch technisch gesehen eine AR-Drohne. Sie ist auch in der Lage, die räumliche Verfolgung zu übernehmen und stellt sicher, daß sich das projizierte Bild ändert, wenn sich die Drohne bewegt.

Ein letzter Einsatzbereich, auf den ich hier nicht allzu sehr eingehen möchte, sind Drohnen-Scherze.

Als Ausnahme soll allerdings ein kurzer Video-Clip erwähnt werden, der im Juli 2018 kursiert und für viel Heiterkeit sorgt (‚TP Drone Prank‘).

Zu sehen ist, wie George Matus, der 20-jährige CEO der Firma Teal Drones Inc., die 2016 erstmals in der Drohnenbranche debütierte, eine selbstgebaute Drohne einsetzt, um das Haus von Billy McGuire, dem Chief Operating Officer des Unternehmens, mit Toilettenpapier zu behängen. Damit soll der Tradition entsprechend dessen zweijähriges Arbeitsjubiläum gefeiert werden - und wie man sieht, wickeln sich die beiden an der Drohne angebrachten Rollen erstaunlich gut und schnell ab.

Zwei Jahre später, in den Zeiten der Corona-Krise, wäre vermutlich ein ordentlicher Shitstorm über Matus hereingebrochen - wegen Vergeudung wichtiger nationaler Ressourcen.

 

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