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Elektro- und Solarfluggeräte

2015 (H)


Als nächster Teil der Jahresübersicht 2015 sollen noch exemplarisch einige Firmen und Unternehmen erwähnt werden, die mir im Zuge der Recherchen begegnet sind und sich durch besondere Innovationen auszeichnen, darunter einer, die die Stromversorgung von Drohnen mittels einer direkten Verbindung sicherstellt.


Zu den erwähnenswerten Firmen gehört beispielsweis der 2006 von Holger Buss und Ingo Busker gegründete deutsche Hersteller HiSystems GmbH in Moormerland in Niedersachsen, der unter der Bezeichnung MikroKopter Hard- und Software für MultiKopter entwickelt und vertreibt.

Big Okto

Big Okto

Das breite Angebot von Drohnen erstreckt sich von Modellen wie dem MK EASY Quadro V3 für Fotoaufnahmen, den es schon für 999 € gibt, bis hin zu kraftvollen, universellen Schwebeplattformen mit umfangreichen Einsatzmöglichkeiten, wie beispielsweise der OktoXL 6S12 mit 8 Rotoren, der 6.499 € kostet. Der Preis der Basisversion MK8-3500 Standard mit Flugzeiten von nahezu 40 Minuten ist nur auf Anfrage erhältlich (Stand Ende 2016).

Zum Einsatz kommen die Drohnen ebenso bei der Überwachung von Schwertwalen vor der Westküste von Nordamerika durch Forscher des Aquariums von Vancouver und der US-Amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), die bereits erwähnt wurde, wie auch in der Antarktis, wo das Thüringer Institut für Nachhaltigkeit und Klimaschutz (ThINK) im Forschungsauftrags des Umweltbundesamtes Veränderungen in der Artenzusammensetzung von Pinguin-Kolonien mit einem OktoKopterXL untersucht.

Auch die Frauen und Männer des griechischen Hellenic Rescue Teams (HRT) nutzen die MikroKopter-Technologie um Katastrophenschauplätze und Unfallorte von oben zu observieren. Und die Oktokopter der Tierrechtsgruppe SHARK, der im Februar 2012 in den USA abgeschossen wird, als er Tauben in South Carolina eine Taubenjagd dokumentiert, stammt aus der MultiKopter-Reihe.

Das Beste ist aber wohl die Big-Serie, die in Okto-, Hexa- und Quadro-Bauweise angeboten wird, allerdings nur auf Anfrage. Diese ausdauernden, kraftvollen und schicken Ready-to-Fly- Drohnen von immenser Größe sind mit der neusten Generation der firmeneigenen Flug- und Steuerungselektronik ausgestattet und sind speziell für lange und weite Flüge konzipiert.

Weitreichende Mobilfunk-Modems ermöglichen eine (fast) unbegrenzte Reichweite der Telemetrie und erlauben so z.B. Transportflüge in abgelegene Gebiete. Zudem läßt sich der extrem leichte und stabile Carbon-Rahmen mit wenigen Handgriffen demontieren und in einem kompakten Transportkoffer verstauen. Technische Details sind bislang nicht veröffentlicht worden – zumindest aber ein paar eindrucksvolle Fotos.


Die Anfang 2015 von Amir M. Emadi und drei weiteren Personen gegründete Firma Skylift Global Inc. in San Marcos, Kalifornien, die Light Innovationen als Investor nennt, stellt Schwerlast-UAVs her, welche 4 x ihr Eigengewicht tragen können.

Die Trikopter-Luftfahrzeuge sind zudem mit Antriebsstrang-Systemen ausgestattet, die eine Änderung der Orientierung im Raum erlauben, ohne dabei an Leistung oder Stabilität zu verlieren.

Leider sind keine weiteren technischen Details zu erfahren, und außer einem Flugtest-Video gibt es bislang auch keinerlei Berichte über weiterführende Versuche oder Umsetzungen.


Die Firma CyPhy Works Inc. wiederum war uns bereits 2012 mit ihren kabelgebundenen Flugdrohnen EASE und PARC begegnet. Danach hörte man längere Zeit nichts mehr über das in Danvers, Massachusetts, beheimatete Unternehmen der Roomba-Mitdesignerin Helen Greiner.

CyPhy LVL 1

CyPhy LVL 1

Erst im Mai 2015 erscheint das Unternehmen wieder in den Blogs, als es eine kleine Kamera-Drohne (ohne Kabel) für Hobby-Anwender zu einem moderaten Preis vorstellt. Der CyPhy LVL 1 hat sechs leicht angekippte Rotoren - wodurch er nicht komplett kippen muß, um sich zu bewegen, was der Bildstabilität zugute kommt - und läßt sich mit einem Wischen über den Smartphone-Bildschirm steuern. Die Aufnahmen aus dem first-person-view werden über ein Wi-Fi-Netzwerk zum Benutzer zurückgestrahlt und können in Echtzeit auf Social-Media-Plattformen geteilt werden, während die Drohne noch in der Luft ist. Die Flugzeit beträgt 20 Minuten.

Die Idee und das smarte Design kommen so gut an, daß das Finanzierungsziel der Kickstarter-Kampagne von 250.000 $ um die kommerzielle Produktion zu starten, mit 882.478 $ weit übertroffen wird. Die für 445 $ angebotene Drohne soll im Februar des kommenden Jahres den Weg zu den Bestellern finden. Tatsächlich wird das Projekt jedoch im April 2016 annulliert und das Geld an die Besteller zurückbezahlt. Als Grund werden Qualitätsprobleme bei technischen Komponenten angegeben.

Anfang November 2015 wird dann auch das zweite, vor drei Jahren vorgestellte,  Modell PARC (Persistent Aerial Reconnaissance and Communications) in den USA auf den Markt gebracht, nachdem die Firma eine Ausnahmegenehmigung für kommerzielle Flüge seiner Kunden erwirken konnte.

Die mit sechs Rotoren ausgestattete Drohne hat eine hochauflösende Kamera an Bord, die auch Infrarot-Aufnahmen in der Dunkelheit machen kann. Die PARC kann unbegrenzt lange Luftaufnahmen machen, weil sie über ein Kevlar-verstärktes Mikrofilament zur Übertragung von Strom und Daten mit dem Boden verbunden bleibt – was andererseits aber auch bedeutet, daß sie keinen großen Aktionsradius hat. Dafür läßt sich so einstellen, daß sie vollkommen automatisch auf einer bestimmten Höhe bleibt.

Einer der ersten Einsätze erfolgt beim Tokio Marathon Ende Februar 2016, als das System einen Live-Video-Feed der Ziellinie an die Offiziere der Tokyo Metropolitan Police vor Ort übermittelt – und an alle, die sich auf YouTube in den Kanal einschalten. Zudem bietet CyPhy auch noch einen kleinen Hexakopter namens Pocket Flyer an, der nicht nur klein und mit 80 g leicht genug ist, um in die Tasche einer Cargo-Hose zu passen, sondern mit einer Flugzeit von mehr als 2 Stunden auch länger und weiter als andere Drohnen fliegen kann.

Daneben entwickelt die Firma eine besondere Art von Lieferdrohne, die dank schwenkbarer Rotoren ähnlich wie ein Flugzeug, und damit effizienter fliegen kann. Diese soll eine 2,5 kg schwere Ladung bis zu 8 km weit befördern können. Daß dieser Markt, auf den ich weiter unten noch ausführlich zu sprechen komme, immer interessanter wird, bestätigt sich auch durch den Erfolg von CyPhy, die im Herbst 22 Mio. $ neues Kapital von mehreren Investoren einsammelt, darunter auch dem Paketdienst United Parcel Service (UPS), der Lieferungen per Drohne durchführen möchte.

Ein erster gemeinsam Versuch findet dann Ende September 2016 in Beverly, Massachusetts statt. Zum Einsatz kommt eine modifizierte Version der PARC Drohne, die in einer simulierten Mission einen Asthma-Inhalator an ein Kind im Sommerlager auf Children’s Island liefert, die etwa 4,8 km vor der Küste liegt. Die besondere Lage und Route wurden wegen der schlechten Zugänglichkeit und der Tatsache gewählt, daß sie nicht mit dem Auto erreicht werden kann.

CyPhy/UPS-Lieferdrohne

CyPhy/UPS-Lieferdrohne

Während die Empfängergruppe ungefähr 30 Minuten brauchte, um mit dem Boot vom Festland zur Insel zu gelangen, benötigt der Hexacopter dafür nur acht Minuten. Mehr zum Thema Lieferdrohnen findet sich weiter unten.

Bereits im Juli 2016 hatte CyPhy berichtet, von der U.S. Army den Auftrag für ein kabelgebundenes Luftfahrzeug bekommen zu haben, das tagelang in einer Höhe von bis zu 122 m am Himmel bleiben könnte. Flugtests mit dem PARC finden zudem im September in Colorado Springs statt, um im Rahmen eines Pilotprojekts dem Colorado Department of Transportation (CDOT) zu helfen, den Verkehr im Umfeld eines Musikkonzerts zu überwachen und zu steuern.

Bei einem weiteren Versuch fliegt eine Drohne zwei Wochen lang ununterbrochen an dem Halteseil (tether) und landet überhaupt nur, weil der Strom am Boden ausfällt.

Im Juni 2018 nimmt das Unternehmen 4,5 Mio. $ an Fremdfinanzierungsmitteln auf, enthüllt aber auch, daß Greiner die Firma zwischenzeitlich verlassen hat, um mit der US-Army zusammenzuarbeiten. Den Finanzblogs zufolge hat CyPhy bis zu diesem Zeitpunkt etwa 39  Mio. $ an Risikokapital und anderen Finanzierungen bekommen.

Um zu zeigen, daß sie sich zukünftig mehr auf KI-basierte Drohnen-Analytik konzentrieren wird, ändert die CyPhy im Januar 2019 ihren Namen in Aria Insights. Das Unternehmen plant die Integration von Software für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen in seine Drohnen, um den Kunden „intelligente und autonome Drohnen zur Verfügung zu stellen, die sowohl Daten sammeln als auch analysieren können, um für die Nutzer verwertbare Erkenntnisse zu schaffen.“

Dies hätte sich aus einer Verlagerung der Kundenbasis ergeben, die sich anfangs weitgehend auf Sicherheits- und Militäranwendungen beschränkte. Eine Reihe von Kunden sammelten und beherbergten riesige Mengen an Informationen mit den CyPhy-Drohnen, aber es gab keinen Dienst in der Branche, der diese Daten schnell und effizient in verwertbare Erkenntnisse umwandeln konnte. Über die reine Bereitstellung von Hardware hinaus will Aria nun auch Dienstleistungen für Flugdrohnen anbieten und die Analysen für Kunden erarbeiten.

Der Firma zufolge wollen sich die meisten Kunden keine 12 - 16 Stunden Video ansehen, egal ob es sich um Inspektionen, Umfragen oder andere Dinge handelt. Statt dessen würden sie bevorzugen, wenn die Drohne tatsächlich nur die Informationen mitteilt, die für das Geschäft wichtig oder relevant sind – und beispielsweise angibt, welches die 30 Minuten Video sind, die man sich von den stundenlangen Aufnahmen anschauen sollte. Um die neuen Datenfunktionen umfassend bereitzustellen, will die Firma nun die Zahl der Beschäftigten verdoppeln.

Dazu kommt es aber nicht mehr, denn schon im März stellt die Aria ihre Tätigkeit ein.  Die Website des Unternehmens bietet keine weiteren Informationen, auch die Bedingungen der Transaktion werden nicht bekanntgegeben. Allerdings wird im Oktober 2019 gemeldet, daß die Firma FLIR Systems Inc. die Technologie und die Vermögenswerte von Aria Insights erworben hat, was auch das geistige Eigentum in Form von mehreren Patenten umfaßt.

Laut dem neuen Inhaber werden die Vermögenswerte der Aria in die Abteilung für unbemannte Systeme und integrierte Lösungen von FLIR integriert, zur Erweiterung des Technologieportfolios der 1978 gegründeten Firma mit Sitz in Wilsonville, Oregon, die als weltweiter Marktführer bei der Entwicklung und Fertigung von Wärmebildkameras gilt.

Die Firma hatte im Jahr 2016 bereits die norwegische Prox Dynamics AS für 134 Mio. $ übernommen und zu einer Tochtergesellschaft gemacht. Der Hersteller der winzigen Black Hornet-Drohnen ist in der Jahresübersicht 2012 vorgestellt wurden (s.d.).

Anfang des Jahres hatte die FLIR außerdem die Firmen Aeryon Labs und Endeavor Robotics übernommen. Die erste ist ein 2007 gegründeter kanadischer Entwickler und Hersteller von unbemannten Luftfahrzeugen mit Hauptsitz in Waterloo, Ontario, der FLIR 200 Mio. $ kostet - während die zweite seit ihrer Gründung im Jahr 2016 Robotersysteme produziert, die unter anderem zur Entschärfung von Sprengkörpern genutzt werden können. Diese Übernahme wird mit 385 Mio. $ beziffert.

Gemäß dem aktuellen Stand von Anfang 2020 bietet die FLIR neben diversen Bildgebungssystemen und den militärischen Black Hornet-Drohnen u.a. auch die Multi-Missions-Drohne SkyRanger R70 an, die auf die Aeryon Labs zurückgeht, eine Osprey genannte Nutzlast dafür, sowie ein modulares und mobiles System für ununterbrochene Missionen namens Tether Kit, das scheinbar das Einzige ist, was von der Fesseldrohne PARC übriggeblieben ist.

Die Aeryon Labs, die 2015 von Summit Partners einen Investment-Betrag von 60 Mio. $ bekommen hatten und unter dem Namen ihrer Tochterfirma Aeryon Defense USA weiter auf dem Markt agieren, stellen im April 2018 ein neues, unbemanntes VTOL-System namens R80D SkyRaider vor, das auf dem kommerziellen SkyRanger basiert und nun in Militärqualität für die spezifischen Anforderungen des US-Verteidigungsministeriums und der Bundesregierung modifiziert wurde. Auch diese Drohne, die Nutzlasten bis zu 2 kg transportieren kann, besitzt einen vor Ort installierbaren Power-Tether.

Bereits im September 2018 leistet die SkyRanger-Drohne Unterstützung bei der Katastrophenhilfe nach dem Hurrikan Irma.


In diesem Kontext soll auch die 2010 gegründete US-Firma Hoverfly Technology Inc. mit Sitz in Orlando, Florida, vorgestellt werden, die ferngesteuerte Flugroboter entwickelt, die nahezu freihändiges Fliegen und mühelose Videoaufnahmen aus der Luft ermöglichen und bei Bedarf ohne GPS fliegen können. Das entsprechende Multi-Rotor-Flugsteuerungssystem trägt den Namen HoverflyPRO.

Auf der Precision Aerial Ag Conference 2014, die als das bis dato größte kommerzielle Drohnen-Event gilt, demonstriert Hoverfly eine kleine Drohne mit Fesselspeisung namens LiveSky. Deren Einsatzfelder reichen von der Aufnahme von Sportveranstaltungen bis zur Verkehrsüberwachung – und ähnelt damit dem 2016 präsentierten Modell Safe-T der französischen Technologiefirma Elistair (s.d.).

Skybox

Skybox

LiveSky ist eine tragbare Lösung, die sich ideal für die Bereitstellung von konstanten Luftbildern aus bis zu 60 m über dem Boden eignet. Mit Video in Broadcast-Qualität, 10-fachem optischen Zoom und optionalen Wärmebildern kann der LiveSky unbegrenzt in der Luft bleiben und bietet eine beständige Videoabdeckung mit der Power-Thether- und Video-über-Thether-Technologie von Hoverfly.

Das Hoverfly-System ist deshalb besonders interessant, weil der LiveSky seine Position über dem Skybox genannten Steuergerät selbständig beibehält, so daß man dieses theoretisch auf einer LKW-Ladefläche plazieren und dann mit der über dem LKW schwebenden Drohne herumfahren könnte.

Das New York City Fire Department (NYFD) entwickelt, genau wie viele andere Polizeibehörden und Feuerwehren, Strategien für den Einsatz von Drohnen. Nach Evaluierung der Technologie im vergangenen Jahr setzt das NYFD den LiveSky erstmals im März 2017 bei der Bekämpfung eines Brandes im obersten Stockwerk eines 6-stöckigen Wohnhauses in der Nähe von Crotona Park North in der Bronx ein.

Indem die Feuerwehrleute das Feuer mit hochauflösenden Farb- und Infrarot-Wärmebildern aus der Vogelperspektive betrachten, können sie die Entwicklung des Brandes überwachen und die Bereiche für einen sicheren Zugang bestimmen. Außerdem kann mit Hilfe des Halteseils die Verletzung des beschränkten Luftraums von New York City vermieden und die Drohne kontinuierlich mit Strom versorgen werden, so daß sie ihre Position in der Luft so lange wie erforderlich halten kann.

Allerdings kostet dies die Behörde stolze 85.000 $ (was laut den Kommentaren einer Flotte von 170 DJI-Phantom-Drohnen entspricht). Spätere Quellen berichten, daß das NYFD insgesamt drei HoverFly-Drohnen erhalten habe – sowie eine nicht gefesselte DJI Phantom. Darüber hinaus sei die Anschaffung einer DJI-Matrix 210 geplant. Die NYFD-Einheit, die mit einer Zulassung der Federal Aviation Administration (FAA) arbeitet, verfügt derzeit über acht zertifizierte Piloten.

LiveSky SENTRY

LiveSky SENTRY

Hoverfly entwirft und fertigt zudem fesselgespeiste Drohnen für militärische Zwecke. Im September 2018 wird eine neue LiveSky SENTRY-Drohne vorgestellt, die bei allen Wetterbedingungen im militärischen Bereich eingesetzt werden kann. Daneben bietet die Firma noch eine frei fliegende Drohne mit optionaler Fesselung namens BigSky an, die eine Nutzlast bis 4 kg tragen kann.

Im Oktober 2019 erhält Hoverfly von einer US-Regierungsbehörde einen 10 Mio. $ schweren Auftrag zur Lieferung von LiveSky-Fesseldrohnensystemen in verschiedenen Varianten, der einen Leistungszeitraum von fünf Jahren umfaßt, einschließlich der Bereitstellung von Installations-, Schulungs- und Support-Dienstleistungen sowie vier weiteren Ein-Jahres-Optionen. Die Drohnensysteme sind in der Lage, vier gleichzeitige Full-Motion-Videoströme zu liefern, die von den Bedienern auf mobilen Geräten mit Hilfe des Tactical Awareness Kit (TAK) sowie lokal über Netzwerke angesehen werden können.

Nur einen Monat später meldet die Firma den Verkauf ihres 50. LiveSky-Systems an eine nicht genannte US-Bundesbehörde – und im März 2020 wählt die Royal Navy des Vereinigten Königreichs Fesseldrohnensysteme von Hoverfly, um Versuche bezüglich ihrer Marinefähigkeiten durchzuführen.

 

Das United States Combating Terrorism Technical Support Office (CTTSO) der U.S. Army testet im Jahr 2016 eine angebundene Drohne mit 360°-Videofähigkeit: Das Tether Eye ist eine Entwicklung der bekannten Firma  AeroVironment, die dem Militär damit ein 24-Stunden-Überwachungswerkzeug zur Verfügung stellen soll.

Ausgestattet mit elektro-optischen und Infrarot-Kameras, kann es von seiner tragbaren, während des Transports geschlossenen Basisstation aus auf eine Höhe von 45 m steigen. Es scheint anschließend aber nicht zu Geschäftsabschlüssen gekommen sein

Für einen ähnlichen Zweck hatte die U.S. Navy ab 2014 übrigens den Prototypen eines automatisierten Parafoil-Drachen-Systems namens Towed Airborne Lift Of Naval Systems (TALONS) getestet, das ohne Eigenantrieb über Schiffen schwebt, solange diese in Fahrt sind.


Eine besondere Initiative, die sich u.a. mit Fesseldrohnen beschäftigt, ist die Virginia Tech Mid-Atlantic Aviation Partnership (MAAP), ein im Jahr 2013 in Zusammenarbeit zwischen Virginia, Maryland und New Jersey gegründetes Testgelände für UVAs. Im Dezember wird die MAAP von der als eines von sechs nationalen Testgebieten ausgewählt, um Forschungsarbeiten zur Integration unbemannter Flugzeuge in den Luftraum des Landes durchzuführen.

WATT 200

WATT 200

Seitdem arbeitet die an der Virginia Polytechnic Institute and State University angesiedelte MAAP mit unbemannten Flugzeugsystemen, um Notfallhelfer zu unterstützen, die Infrastruktur von Energiepipelines zu kontrollieren, landwirtschaftliche Flächen zu untersuchen und Reporter für die Berichterstattung mittels Drohnen zu schulen.

Im August 2015 führt die MAAP gemeinsam mit der in Jacksonville ansässigen Firma Drone Aviation Holding Corp. aus Florida Testflüge mit der Langzeit-Luftüberwachungsdrohne WATT 200 des Unternehmens durch, die über ein hochfestes gepanzertes Halteseil mit dem Boden verbunden ist. Die Partnerschaft wird sich darauf konzentrieren, die verbesserten Sicherheitsmerkmale und technischen Vorteile von Fesseldrohnen zu bewerten und diese Daten dann mit der FAA für den möglichen kommerziellen Einsatz der Systeme im nationalen Luftraum für Ersthelfer und kommerzielle Einrichtungen zu teilen.

Einer aktuellen Recherche Ende 2019 zufolge bietet die Firma Drone Aviation neben dem genannten Modell WATT 200, das auf einfache Handhabung ausgelegt und für gewerbliche Betreiber gedacht ist, noch das Modell WATT 300 an, eine schwere, gefesselte Drohne, die für die Anforderungen von Multimissionen konzipiert ist. Diese Ausführung ist wettertauglich und hat eine Nutzlastaufnahmekapazität von 4,5 kg.

Daneben wirbt die Firma für ihr FUSE Tether System, das als die kosteneffektivste Tethered-Drone-Option angeboten wird, die es gibt, weil sie die am weitesten verbreiteten Drohnen von DJI unterstützt und es Ihnen ermöglicht, sie für eine unbegrenzte Flugzeit zuverlässig zu binden. Das System ermöglicht den Betrieb mit Bodenstrom, mit 110 V Landstrom (wie er in den USA noch üblich ist) oder mit einem Honda 2000i-Aggregat.

Das FUSE-Haltesystem ist kein einfaches Stromkabel zum Boden, sondern verfügt über eine kontinuierliche Überwachung der Leistungsverteilung, die bei einem Verlust der Bodenstromversorgung eine sichere Landung ermöglicht, indem die bordeigene Batterie der Drohne genutzt wird. Noch wichtiger ist das automatische System zur Steuerung der Haltespannungen, denn diese ‚intelligente Winde‘ bietet auch bei stärkerem Wind eine bessere Kontrolle bei Flügen bis zu 60 m Höhe.

Außerdem werden noch zwei Aerostaten angeboten, der WASP Aerostat und der WASP LITE, die aber nicht Objekte dieser Übersicht sind.


Ein weiteres Unternehmen, das sich mit angebundenen Drohnen befaßt, ist die im Jahr 2015 in Zusammenarbeit mit einer Investorengruppe aus Harrisonburg, Virginia, sowie der ebenfalls dortigen James Madison University gegründete Firma Blue Vigil.

Dabei bietet die Firma nicht die Drohnen selbst an, sondern mit dem RS1000 Ground Power System nur die Bodenstation, die es zusammen mit einer Energiequelle erlaubt, das UAV auf unbestimmte Zeit in einer Höhe von bis zu 45 m schweben zu lassen. Die Firma hofft, Mitte 2016 mit der Auslieferung des Produkts beginnen zu können.


Zur Abrundung der Präsentation sei darauf hingewiesen, daß sich neben den zuvor genannten Firmen auch noch die Unternehmen UAVTEK, Yuneec, Azur Drones, Novadem und die ECA Group auf dem Weltmarkt für Fesseldrohnen tummeln. Wer sich umfassender mit diesem Markt befassen möchte, kann auf den im Februar 2020 veröffentlichten Bericht ‚Tethered Drones Market – Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends, and Forecast, 2019 – 2027‘ zurückgreifen, der allerdings zwischen 2.313 $ für die Einzelplatzlizenz und 4.626 $ für eine Unternehmenslizenz kostet.

Projekt APPA

Projekt APPA


Eine weitere Alternative ist natürlich der Selbstbau. Eine der Säulen des Maschinenbauprogramms der University of California, Berkeley, ist der Senior Capstone Design Course. In dessen Rahmen werden die Abschlußstudenten jedes Jahr aufgefordert, an einem Metallurgietechnik-Design-Projekt zu arbeiten, das ein bestimmtes Problem oder eine bestimmte Aufgabe behandelt.

Im Frühjahrssemester 2016 werden sechs Studenten im Team SkyBison gebeten, eine Lösung zu entwerfen (Projekt APPA), um der DJI-Matrix 100 (M100) Drohne eine unbegrenzte Schwebezeit zu geben. Bei dieser Drohne handelt es sich um eine anpaßbare, vollständig programmierbare Antennenplattform, die für Entwickler und industrielle Anwender konzipiert wurde und in der Standardkonfiguration eine maximale Flugzeit von 40 Minuten hat.

Könnte die Plattform hingegen längere Zeit in der Luft bleiben, wäre sie auch als temporäre Struktur für die Datenübertragung zu verwenden – im Wesentlichen als mobiler Zellenturm. Auf dieser Grundlage bekommt das Team die Aufgabe, eine Fesselstromlösung für die M100 zu entwerfen, die ihr eine theoretisch unbegrenzte Schwebezeit ermöglicht. Als die Hauptherausforderungen des Projekts erweisen sich die Minimierung des Gewichts und die Verwaltung des Halteseils.

Da die M100 eine begrenzte Nutzlast hat, müssen alle an Bord der Drohne hinzugefügten Komponenten äußerst leicht sein. Das automatische Spannsystem wiederum muß mindestens 60 m Kabel verwalten und außerdem zuverlässig genug sein, um zu verhindern, daß sich das Halteseil in den Propellern verfängt und einen Absturz verursacht. Einer im August veröffentlichten Meldung zufolge sind die Studenten dabei erfolgreich.

Thresher-03

Thresher-03


Doch nun zurück zur allgemeinen Jahresübersicht: Eine ganze Reihe interessanter UAVs bietet die indische Firma TechnoSys Embedded Systems (P) Ltd. an, ein im Jahr 2003 gegründetes F&E-Unternehmen mit Sitz in Chandigarh, das zudem Bombenentschärfungsroboter sowie spezielle LED-Displays im Angebot hat.

Die Palette der UAVs reicht von von mehreren Starrflüglern unterschiedlichster Bauart und Antriebsform, wie z.B. dem Modell Thresher-03 – ein professionelles und leistungsstarkes Flugzeug, das vertikal aufsteigt und landet, bevor es für die Dauer der Mission in den Geradeausflug übergeht –, bis hin zu Hexa- und Oktokoptern mit hoher Tragfähigkeit, die aufgrund ihrer exzellenten Flugeigenschaften insbesondere für funkgesteuerte Luftaufnahmen/Kinematographie geeignet sein sollen.


In Schweden wiederum gibt es die seit 2009 bestehende Firma Intuitive Aerial von Jonas Lindqvist und Mårten Svanfeldt mit Sitz in Linköping, die Premium-Luftkameras für den professionellen Einsatz bereitstellt.

Die aktuelle Produktgeneration ist die AERIGON-Serie, die bereits bei Produktionen wie Into The Woods von Disney oder Avengers: Age of Ulturion zum Einsatz gekommen ist.

Während das leistungsstarke Modell AERIGON Mk II schwere, professionelle Kameras und Linsen von bis zu 9 kg tragen kann, wobei eine neuentwickelte Kardan-Technologie das Bild stabil hält, wird das Modell AERIGON IAH 3 als der weltweit erste seriell gefertigte, sechsarmige, unbemannte Hubschrauber für professionelle Kino- und Rundfunkproduktion bezeichnet – und als die einzige Premium-Kino-Drohne auf dem Markt.

Mit einer Hubkapazität von bis zu 23 kg kann es die branchenweit beliebtesten Geräte tragen, und dank seines modularen Gestaltung dauerst es nur 15 Minuten, um ihn aus der Box zu holen und flugbereit zu machen.

 


Als nächstes wird der aktuelle Stand bei den Transport- und Lieferdrohnen präsentiert.


Über die ersten Ansätze, Lufttransporte mittels Drohnen durchzuführen, habe ich bereits an mehreren Stellen der vorherigen Übersichten berichtet. Als Beispiel sei an die verschiedenen Marketingaktionen oder Tests erinnert, die bereits durchgeführt worden sind, wie z.B. Mitte 2014 durch die französische Post oder Ende des Jahres seitens der DHL. Daß sich gerade solche Institutionen mit Drohnen befassen, sollte nicht verwundern, schließlich lag der Transport von Briefen und Päckchen – was genau den Fähigkeiten der existieren Kopter entspricht – schon immer eine Domäne der Postdienste.

In diesem Jahr 2015 geht es stark voran, was neben der erreichten technischen Fortschritten auch mit den Regeln für den Drohneneinsatz im zivilen Luftraum zusammenhängt, die aktuell überall geändert und angepaßt werden, wenn auch noch etwas zögerlich (mehr dazu unter den neuen Regelungen).

Alibaba Drohne

Alibaba-Drohne


Anfang Februar meldet die Fachpresse, daß der chinesische Online-Händler Alibaba Group Holding Ltd. in einem dreitägigen Testlauf ausgewählte Kunden per ferngesteuerter Drohne beliefert. Alibaba geht davon aus, daß in Zukunft ein Großteil der Kunden gewillt sein wird, für den schnellen Expreßservice auch einen entsprechenden Aufpreis zu zahlen.

In Peking, Schanghai und Guangzhou kommen insgesamt 450 Kunden des Onlineshops Taobao, die sich für den Test freiwillig gemeldet haben, in den Genuß des exklusiven Lieferservices, bei dem Ihnen eine ganz bestimmte Sorte Ingwertee zugeschickt wird.

Zudem soll eine Drohne von einem Warenhaus, welches sich am Rande Pekings befindet, in weniger als einer Stunde bis zum chinesischen World Trade Center fliegen, um dort das Päckchen einem Zusteller zu überbringen, der dieses dann wiederum an eine Kundin ausliefert.

Die rechtlichen Aspekte bezüglich der Testphase wurden von Alibaba und dem beteiligten Logistikonzern Shanghai YTO Express Logistics vorab mit den chinesischen Behörden geklärt. Über weiterführende Schritte seitens Alibaba ist bislang nichts bekannt.


Im Jahr 2015 gründet Barry Koperberg im holländischen Eindhoven die Stiftung Wings For Aid, welche sich auf die Katastrophenhilfe und die Lieferung von Medikamenten konzentriert und die Überbrückung der schwierigen ,letzten Meile’ durch den Einsatz eines innovativen unbemannten Frachtflugzeugs angehen will. Das geplante System wird als Cargo Internet Development (CID) bezeichnet.

Prinzipskizzen Grafik

Prinzipskizzen
(Grafik)

Die rund 300 kg schwere Drohne, die zusammen mit Eric van Dorst von der Designagentur VanBerlo entwickelt wird, muß grundsätzlich in allen Klimazonen und bei allen Wetterbedingungen arbeiten können, eine Reichweite von 150 km haben und 100 kg Katastrophenhilfeprodukte transportieren – aufgeteilt in fünf Pakete von jeweils 20 kg – was dem Bedarf von 200 Personen für einen Tag entspricht. Auf der obigen Abbildung ist ein erster, noch recht konventionell wirkender, Entwurf namens 100-500 Mini Freighter zu sehen.

Die wichtigste Herausforderung ist nun die Entwicklung geeigneter Prototypen durch die Technologiepartner der Stiftung. Neben einigen Mitarbeitern des niederländischen Verteidigungsministeriums sind daran auch Spezialisten und Laboratorien der drei niederländischen Technischen Universitäten (Delft, Eindhoven und Twente) sowie den Firmen i+ solutions, AvioniCS control systems und Selfly beteiligt.

Im Februar 2016 wird die Idee in München mit einem Public Value iF Design Award in der Kategorie ,Fahrzeuge und Mobilität der Zukunft’ ausgezeichnet, und im März 2017 stößt auch noch das Luftfahrt-Beratungsunternehmen To70 zu dem Projektteam, um dieses bei seinen Luftraum-Operationen zu unterstützen. Die Planung sieht derzeit vor, den Prototypen im Laufe dieses Jahr zu entwickeln, um im Jahr 2018 einen funktionierenden Prototypen für Feldtests zur Verfügung zu haben.

Tatsächlich wird im Juli 2018 gemeldet, daß im Rahmen einer öffentlich-privaten Partnerschaft mit AvioniCS und Selfly in Bajo Yuna, Dominikanische Republik, ein Auslieferungstest stattfindet. Weitere Partner dabei sind VanBerlo und i+solutions. Zudem wird mit den technischen Universitäten von Delft, Eindhoven und Twente, mit dem Welternährungsprogramm der Vereinten Nationen sowie mit Praktikern vom Roten Kreuz zusammengearbeitet.

Aus späteren Berichten ist zu erfahren, daß Wings for Aid die Lebensmittelzustellung in verschiedenen schwer zugänglichen Regionen der Dominikanischen Republik, die in der Vergangenheit bereits von Überschwemmungen betroffen waren, mit Flügen der autonomen Hubschrauberdrohne SuperARTIS (Autonomous Rotorcraft Testbed for Intelligent Systems) vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) getestet hat, die das Institut seit 2012 entwickelt und die in der Lage ist, eine Nutzlast von 20 kg zu transportieren. Allerdings wird dieser Heli mit Brennstoff betrieben.

Wings For Aid Transportkapsel

Wings For Aid
Transportkapsel

Dabei kommt auch ein neues Lieferkonzept mit speziell entwickelten Einwegboxen aus Pappe zum Einsatz, die verwendet werden, um die Hilfsgüter am Zielort unbeschadet abzuwerfen. Die kostengünstig herzustellenden Boxen haben spezielle Flächen, die beim Abwurf automatisch aufklappen, um den Fall abzubremsen und zu stabilisieren.

Im November 2019 berichten die Fachblogs, daß VanBerlo und Wings For Aid eine neue, transparente Transportkapsel für ihre Drohne entworfen haben – und zudem auf der Suche nach talentierten und enthusiastischen Studenten sind, um Praktikumsstellen für das Frühjahr und den Sommer 2020 zu besetzen.


Im März 2015 gibt das genau vor einem Jahr von Forschern der Draper Laboratories und des MIT gegründete Start-Up Top Flight Technologies Inc. aus Malden, Massachusetts, die Entwickelung einer Hybriddrohne mit Verbrennungs- und Elektromotor bekannt, die mit 9 kg Nutzlast zweieinhalb Stunden in der Luft bleiben kann, wobei sie bis zu 160 km weit kommt. Selbst die Reichweite von ferngesteuerten Helikoptern ähnlicher Größe mit Benzinmotor ist nur halb so hoch wie bei der neuen Drohne. Die maximale Geschwindigkeit beträgt 64 km/h.

Airborg H6 1500

Airborg H6 1500

Die Effizienz des Airborg H6 1500 Hexakopters, dessen zum Patent angemeldetes Hybridantriebssystem das Unternehmen erstmals im Herbst 2014 demonstriert hatte, basiert auf der Verwendung des Benzinmotors als Ergänzung zu den Batterien, wobei beides einzeln oder gleichzeitig zum Einsatz kommen kann. Bei dem relativ simplen seriellen Hybridantrieb gibt es keine mechanische Verbindung zwischen Benzinmotor und Rotoren – der Verbrenner dient nur als Generator zum Aufladen der Batterien oder zur Stromversorgung der Elektromotoren.

Da der Benzinmotor damit nicht die einzige Antriebsquelle ist, fällt er kleiner und effizienter aus. Der Firma zufolge konnte mit dem Hybridantrieb sogar ein Weltrekord erzielt werden, als die Drohne mit 1 Gallone Benzin (~ 3,8 Liter) über 2,5 Stunden lang fliegt. Kommende Versionen sollen sogar deutlich mehr als drei Stunden lang in der Luft bleiben können.

Das UAV ist mit einen 5 kW Hybridmotor, einen 3-Gallonen-Tank und einem 16.000 mAh Li-Poly-Akku ausgestattet. Mit dem Advance Autopilot System von TopFlight kann der Kopter im manuellen, halbautonomen oder völlig autonomen Modus betrieben werden. Daneben gibt es einen Onboard-Flugdatenrekorder und eine HD-Kamera. Die Reichweite der Fernbedienung beträgt 3,2 km.

Außerdem arbeitet das Unternehmen an Technologien zur Kollisionsvermeidung und anderen Sicherheitsfunktionen, die zumindest in den USA für Drohnen vorgeschrieben werden dürften. Der Verkauf der Hybriddrohne soll noch in diesem Jahr beginnen.

Im November 2015 bekommt Top Flight von ff Venture Capital, dem One Asia Fund, Scrum Ventures, Neoteny Labs und mehreren Angel-Investoren 1,75 Mio. $ als Seed-Finanzierung, um die Kommerzialisierung des Airborg voranzutreiben. Als nach dem Jahreswechsel die Gewinner des Hyperloop-Wettbewerbs von SpaceX bekanntgegeben werden, stellt sich heraus, daß Top Flight zu den Sponsoren des siegreichen MIT-Teams gehört.

Anfang 2017 wird dann mit dem Airborg H8 10K ein weiterentwickeltes, 195 x 160 x 150 cm großes Modell mit 2 x 4 Propellern vorgestellt, das mit bis zu 4 kg Nutzlast eine geschätzte Flugzeit von drei Stunden, und mit bis zu 15 kg Nutzlast von einer Stunde aufweist. Im März startet Top Flight außerdem mit den Verkauf einer ersten Produktlinie von ultra-hocheffizienzen Halbach-Motoren (Ultra High Efficiency Halbach Motors, UHEHM1).


Nachdem sich der US-Onlinehändler Amazon im Dezember des Vorjahres bei der Luftfahrtbehörde FAA über die fehlende Erlaubnis für Drohnen-Tests beschwert und gedroht hatte, die Entwicklung der Geräte in ein anderes Land zu verlagern (der Antrag war im Juli gestellt worden), wird dem Konzern im März 2015 die Genehmigung erteilt, einen Prototyp über ländlichem Gebiet im Bundesstaat Washington im Freien zu erproben. Im Rahmen des geplanten Lieferdienst Prime Air will Amazon in einigen Jahren mit den kleinen Fluggeräten Einkäufe zustellen, indem die Oktokopter die bestellte Ware innerhalb von 30 Minuten zum Empfänger bringen.

Amazon Prime Air

Amazon Prime Air

Wegen der bislang fehlenden Erlaubnis konnte der Versandhändler die automatischen Miniflugzeuge nur auf einem Versuchsgelände in der Nähe des Firmensitzes in Seattle und in Ländern mit weniger strengen Flugverkehrsregeln testen, namentlich in Israel und in England. Die FAA fordert von Amazon nun allerdings, daß die Drohnen nur bei Tageslicht, in Sichtweite ihres Piloten und in maximal 122 m Höhe fliegen dürfen. Die Tester müssen zudem einen privaten Pilotenschein besitzen und bestimmte medizinische Voraussetzungen erfüllen. Außerdem müssen monatlich Angaben zur Zahl der Testflüge gemacht und über etwaige Probleme berichtet werden.

Es ist kein Wunder, daß Amazon mit der Erlaubnis für Drohnen-Tests unzufrieden ist. Während einer Anhörung im US-Kongreß beschwert sich der zuständige Amazon-Vizepräsident Paul Misener darüber, daß das Verfahren so lange gedauert hätte, daß das freigegebene Drohnenmodell inzwischen bereits veraltet sei.

Zudem hat die FAA im Februar eine allgemeine Regulierung für den Betrieb gewerblicher Drohnen vorgestellt, die 2017 verabschiedet werden soll, der zufolge Drohnen bis zu einem Gewicht von 25 kg nur bei Tageslicht maximal bis zu einer Höhe von 152 m und in Sichtweite des Piloten fliegen dürfen. Autonom fliegende oder ferngesteuerte Drohnen zur Auslieferung von Paketen, wie dies Amazon und andere Unternehmen beabsichtigen, wären damit nicht möglich.

Als Resultat der Verzögerung, wie nun zu erfahren ist, hatte der Online-Händler bereits vor einigen Monaten seine Drohung wahrgemacht und war nach British Columbia in Kanada ausgewichen.

Mit Genehmigung der kanadischen Regierung wird auf einem unmittelbar an der US-Grenze liegenden Gelände zusammen mit einem größeren Team von Robotikwissenschaftlern, Programmierern, Luftfahrtexperten und Experten für Fernerkundung – darunter ein ehemaliger NASA-Astronaut und der Designer der Flügelspitze der Boeing 737 – daran gearbeitet, die Technik weiter zu optimieren. Der Innovationsdruck ist so hoch, daß man keine Zeit mehr verlieren will. Amazon möchte eigene Drohnen herstellen, die durch ihre Sicherheit überzeugen sollen.

Möglicherweise unter Zugzwang erteilt die FAA Amazon schon im April eine Genehmigung für das  weiterentwickelte Modell, so daß dieses nun auch in den Vereinigten Staaten im Freien getestet werden darf – allerdings noch immer unter den o.g. einschränkenden Bedingungen.

Amazon hofft letztlich auf eine ,Scheibe’ des Luftraums über 61 m und unter 152 m, wo die bis zu 25 kg schweren Drohnen in einem Radius von 16 km um seine Lagerhallen mit etwa 80 km/h Pakete mit einem Gewicht von bis zu 2,26 kg ausliefern können. Die Technologie dafür ist bereits ausgereift. Die Drohnen werden automatisch beladen, heben selbständig ab und machen sich autonom auf den Weg zum Besteller.

Im April 2015 reicht die Amazon Technologies Inc. einen Patentantrag ein, in welchem ein unbemanntes Fluggerät UAV 200 mit acht Rotoren beschrieben wird, das selbständig Waren ausliefern, Routen festlegen und mit anderen seiner Art kommunizieren kann (US-Nr. 20150120094). Damit soll der Lieferprozeß unabhängig vom Menschen gemacht werden. Und indem die Drohne z.B. die von dem Smartphone des Kunden aus gesendeten aktuellen Standortdaten stets abgleicht, kann die Sendung an den Besteller ausgeliefert werden, egal wo dieser sich gerade befindet. Auch eine Abholung bei Büchereien, Einzelhändlern oder Verpackungsanlagen ist möglich.

Flugzonen nach Amazon

Flugzonen nach Amazon

Um zu zeigen, daß es durchaus möglich ist Drohnen in urbanen Gebieten fliegen zu lassen, legt Amazon-Manager Gur Kimchi im Juli auf einer NASA-Konferenz zur Abstimmung auf dem Gebiet der Drohnenflugkontrollen einen Plan vor, wie eine Luftraumkontrolle funktionieren könnte, die auch Drohnen berücksichtigt.

Demnach sollen die Geschwindigkeiten der Drohnen den entsprechenden Flugzonen angepaßt werden und die Steuerung der Drohnen über eine Bodenkontrolle stattfinden. Für Abweichungen wird auch eine Kommunikation unter den Drohnen ermöglicht, was für mehr Flexibilität sorgt und im Notfall unkomplizierte Kursabweichungen erlaubt.

Das Prinzip der Drohnen-Autobahn ist recht einfach. So soll in einer Höhe von bis zu 60 m nur sehr langsam geflogen werden. Der wesentlich schnellere Langstreckenverkehr findet im Bereich ab 61 bis 120 m Höhe statt, während zwischen 121 und 150 m Höhe eine Flugverbotszone eingerichtet werden soll. Ein Problem stellt dabei noch die punktuelle Verfolgung der Drohnen dar. Die NASA möchte eine Ortung über Mobilfunkmasten realisieren, wofür jedoch noch Absprachen mit den Mobilfunkanbietern getroffen werden müssen.

Im November 2015 stellt Amazon die neue Version seiner Lieferdrohne vor, die an ein kleines Flugzeug erinnert, aber senkrecht starten und landen kann. In dem Werbevideo heißt es, sie könne Strecken von bis zu 24 km zurücklegen, in maximal 120 m Höhe fliegen und dank ihrer Sensoren auch Objekten ausweichen, die sich bewegen.

Als Beispiel wird in dem Video – mit dem Hinweis: not simulated – ein neues Paar Fußballschuhe kurz vor einem Spiel geliefert, weil der Hund der Familie einen der Schuhe zerkaut hatte. Das Paket wird dabei im Garten abgesetzt, wo mit einem kleinen Schild die Landezone markiert wurde.

Um thematisch im Kontext zu bleiben, sollen hier auch die Entwicklungen des Folgejahrs aufgeführt werden. So erklärt Vizepräsident Misener in einem Interview im Januar 2016, daß die aktuelle Zielvorgabe für die Reichweite über 10 Meilen liegt, und die Lieferzeit innerhalb der bereits bekannten 30 Minuten. Die 25 kg schweren Drohnen werden Pakete mit einem Gewicht bis etwa 2,3 kg ausliefern, wobei über 80 % der Dinge, die Amazon verkauft, weniger als das wiegen.

Da die Kunden in den USA in heißen, trockenen und staubigen Gebieten wie Phoenix, aber auch in heißen, nassen und regnerischen Umgebungen wie Orlando leben, in ländlichen Bauernhäusern ebenso wie in städtischen Hochhäusern, mit allem dazwischen an suburbanen und exurbanen Umgebungen – und Amazon alle Kunden bedienen will –, bereitet das Unternehmen eine Vielzahl von verschiedenen Drohnen vor, die jeweils am besten geeignet sind, in den unterschiedlichen Bedingungen zu arbeiten.

Amazon-AFC-Patent Grafik

AFC-Patent (Grafik)

Im April 2016 wird Amazon ein interessantes Patent zugesprochen, das bereits im Dezember 2014 beantragt wurde. Dem zufolge plant der Online-Händler ein fliegendes Lagerhaus als Basis, wobei große und mittelgroße Zeppeline die Lieferdrohnen verwalten (,Airborne fulfillment center utilizing unmanned aerial vehicles for item delivery’, US-Nr. 9.305.280).

In dem kompletten Luftliefernetzwerk gibt es eine Art Mutterschiff, welches Airborne Fulfillment Center (AFC) genannt wird, also luftgestütztes Ausführungszentrum, das im Schnitt in knapp 14 km Höhe schweben und dabei sowohl Waren als auch Drohnen transportieren soll.

Nicht nur, daß solche fliegenden Drohnen-Träger relativ problemlos sogar über dichten urbanen Zentren schweben können, im Rahmen der ausgeklügelten Infrastruktur sind auch die Lieferdrohnen selbst an diese alternative Einsatzform angepaßt worden, indem sie nun mit Flügeln zum energiesparenden Segelflug ausgestattet sind. Was eine gute Methode ist, die geringe Flugzeit zu umgehen, da die Lieferdrohnen erst bei der Landung Strom benötigen.

Ist das Paket am Lieferort abgestellt, fliegt die Lieferdrohne wieder autonom zu einer Relais-Station. Hier treffen die Drohnen auf kleinere Transport-Zeppeline, die wiederum die Versorgung (Drohnen und Waren) der AFCs sichern sollen. Die Shuttles sollen allerdings auch so groß sein, daß sogar Personal mit zum AFC genommen werden kann.

Im Juli 2016 folgt ein weiteres Patent, das ebenfalls im Dezember 2014 beantragt worden war. Unter dem Namen ,Multi-use UAV docking station systems and methods’ wird hier ein System von Docking-Stationen auf Straßenlampen beschrieben, welche die Drohnen automatisch anfliegen sollen um neue Energie zu tanken (US-Nr. 9.387.928).

Die Idee, Straßenlaternen mit einer Ladestation für Drohnen zu versehen, würde das große Problem lösen, daß die Drohnen generell Flugzeiten von nur 20 bis 30 Minuten haben. An der vorgeschlagenen Drohnen-Lade-Infrastruktur auf Basis des bereits vorhandenen Straßenlampen-Netzes können die unbemannten Fluggeräte ihre Batterien per Steckverbindung oder auch kabellos auffüllen. Damit würde sich der Lieferumkreis weit ausdehnen lassen.

Alternativ werden auch Mobilfunk- und Telefonmasten, Kirchtürme und Parkhäuser in Betracht gezogen, die an dort bestehende Stromnetze angeknüpft oder mit Solarpaneelen ausgestattet werden könnten. Zudem sollen die Docking-Stationen Informationen über die Wetterlage und Windrichtung liefern und den Drohnen über über ein zentrales Kontrollsystem stets die momentan effizienteste Route nennen. Die Drohnen selbst sind ebenfalls mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, um in Erfahrung bringen zu können, wo gerade ein Ladeslot frei ist oder wann die nächste Station wieder frei wird.

Die einzelne Ladeplattform soll dabei auch mehrere Drohnen gleichzeitig beherbergen können. So können die Drohnen nicht nur zum Aufladen landen, sondern auch Zwischenstopps einlegen, um auf weitere Instruktionen zu warten. Ebenso können sie den Paket-Transfer zwischen einzelnen Drohnen-Modellen ermöglichen und als sicherer Unterschlupf bei Schlechtwetter dienen.

Drohnen-Assistenten Patent Grafik

Drohnen-Assistenten Patent
(Grafik)

Doch damit nicht genug, kursiert in den Fachblogs im Oktober ein weiteres neu erteiltes Amazon-Patent, bei dem es um winzige, per Sprachbefehl und App gesteuerte Drohnen-Assistenten mit Kamera geht, die so klein sind, daß ihre Docking-Stationen auf den Schulterhalterungen von Funkgeräten Platz finden, wie sie bei der Polizei in den USA verbreitet sind (US-Nr. 9.471.059, angemeldet 2015).

Bei einer Verkehrskontrolle könnte die Drohne z.B. die Autokennzeichen aufnehmen und mit zentralen Servern abgleichen, während sich der Polizist mit dem Fahrer und dessen Papieren befaßt. Ebenso könnte die Minidrohne dank ihres GPS-Moduls auch zur Verfolgung und Lokalisierung von Verdächtigen eingesetzt werden. Daneben hat Amazon aber auch eine zivile Nutzung im Blick: So sollen die Drohnen beispielsweise das Auto des Nutzers wiederfinden können, wenn dieser vergessen hat, wo es abgestellt wurde – was, so befremdlich es klingt, sogar meinem Vater einmal passiert ist, der daraufhin aufgeregt von einem Diebstahl des Wagens ausging, bis dieser, friedlich in einer kleinen Nebenstraße stehend, wiedergefunden wurde.

Anfang Dezember 2016 wird dann erstmals die Bestellung eines Kunden mit Hilfe einer autonom fliegenden Prime Air Drohne ausgeliefert, als ein Mann in der englischen Region Cambridgeshire innerhalb von 13 Minuten nach Abgabe der Order einen Fire-TV-Videostreaming-Stick und eine Tüte Popcorn erhält. Wie man auf dem Foto erkennt, handelt es sich bei der zur erfolgreichen Erstauslieferung eingesetzten Drohne schon wieder um ein anderes Modell, in diesem Fall um einen Quadrokopter.

Das Unternehmen hatte bereits im Juli die notwendigen Genehmigungen der Luftverkehrsaufsicht UK Civil Aviation Authority (CAA) erhalten, um gemeinsam mit der Flugaufsicht Drohnenflüge in ländlichen Gegenden und Vorstädten auch außerhalb der Sichtweite der Piloten zu testen. Geprüft werden sollte dabei auch, wie gut die Sensoren Hindernisse erkennen können. Teil des Feldversuchs ist auch, daß ein Pilot mehrere hochautomatisierte Drohnen beaufsichtigt.

Großflächig kommt die Technik allerdings auch in England noch nicht zum Einsatz: Aktuell beliefert Amazon nur drei ausgewählte Testkunden per Drohne, auf deren Grundstücken eine extra ausgerüstete Landefläche installiert wird.

Verlaufen die Versuche erfolgreich, sollen nach und nach immer mehr Kunden in ländlichen Gebieten mit der entsprechenden Vorrichtung ausgestattet werden. Amazon hat dazu in Cambridgeshire eigens ein neues Verteilzentrum errichtet, wo die Drohnen von menschlichen Mitarbeitern beladen werden und sich dann selbständig auf den Weg zum Kunden machen. Weitere dieser Drohnenverteilzentren existieren bereits in Österreich, den Vereinigten Staaten und Israel.


Die Schweizer Behörden, die Luftpostauslieferungen mit Drohnen anscheinend ein wenig lockerer sehen als ihre amerikanischen Kollegen, geben im April 2015 bekannt, daß bereits im Sommer die erste Tests mit der neuen Auslieferungsmethode starten werden. Die  Schweizer Post begrüßt den zukunftsträchtigen Dienst und blickt dem Versuch optimistisch entgegen.

Die Lieferungen der ersten Testrunde übernehmen Quadrokopter des US-Drohnenherstellers Matternet, die in der Lage sind, mit einer Akkuladung bis zu 1 kg schwere Lieferungen etwas mehr als 10 km weit zu befördern. Gekennzeichnet sind die Drohnen als Typ ONE, die bereits speziell für den Transport kleinerer Fracht ausgelegt sind und besonders be- und entladen werden können.

Mit dem Test soll insbesondere herausgefunden werden, welches Potential Lieferungen per Drohne haben und welche rechtlichen Rahmenbedingungen es in Zukunft zu schaffen gilt. Ob nach der Testphase regelmäßige Auslieferungen per Drohne stattfinden werden, ist noch unklar. Die Verantwortlichen gehen gegenwärtig davon aus, daß die Drohnen frühestens in fünf Jahren kommerziell breit eingesetzt werden könnten.

Im Flug

Im Flug

Die offizielle Ankündigung des gemeinsamen Versuchs der Schweizer Post, Swiss WorldCargo (die Luftfrachtdivision von Swiss International Air Lines) und Matternet folgt im Juli 2015. Demnach fliegt die Drohne autonom und folgt dabei definierten, sicheren Flugrouten, die durch eine von Matternet entwickelte Cloudsoftware erstellt werden.

Details über die Test im Kanton Bern für den Transport hochprioritärer Sendungen oder für die Paketzustellung in abgelegenen Regionen sind bislang nicht zu finden. Zwar wird dabei der Machbarkeitsnachweis erbracht, doch laut Post Logistics-Chef Dieter Bambauer muß die Drohne 10 kg laden können, um sinnvoll eingesetzt werden zu können, weshalb man erst einmal nach neuen Drohnenanbietern sucht.

Und auch in der Schweiz scheint man sich nicht gerade zu überschlagen, denn es dauert bis zum November 2016, als endlich zu erfahren ist, daß die Schweizer Post die ersten kommerziellen Transporte per Drohne nun für die erste Hälfte 2017 plant. Dabei soll es um einen Firmenkunden gehen, der eine ständige Luft-Shuttle-Verbindung zwischen zwei Standorten installiert bekommt.

Die aktuelle Post-Drohne kann Pakete bis zu einem Höchstgewicht von 5 kg transportieren, ist mit einer Geschwindigkeit von maximal 60 km/h unterwegs und hat eine Reichweite von 20 km. Von wem dieses Modell stammt, ließ sich bislang noch nicht herausfinden.


Der kalifornische Drohnenhersteller Matternet, über den ich bereits im August 2011 berichtet habe (s.d.), und dessen Quadrokopter-Modell die Grundlage der o.e. Lieferdrohne der Schweize Post bildet, wurde im Frühjahr 2014 von der humanitären Organisation Ärzte ohne Grenzen angesprochen, die einen alternativen Weg brauchte, um in Papua-Neuguinea dringend benötige Tuberkulose-Diagnoseproben zu transportieren. Es sei dort unmöglich, dies auf traditionelle Weise zu tun, weil die Straßen, wo sie überhaupt existieren, sehr schlecht und in der Regenzeit völlig blockiert sind.

Im September 2014 laufen die Tests in Papua-Neuguinea, bei denen Speichelproben für die Tuberkulose-Tests von Malalaua ins Krankenhaus von Kerema transportiert werden, wobei die Drohne eine eintägige Überlandreise auf eine Stunde  verkürzt. Der ständige Einsatz soll 2015 erfolgen.

Nach dem Ersteinsatz in Haiti im Januar 2010 hatte Matternet seine Quadrokopter gemeinsam mit der Weltgesundheitsorganisation im August 2014 in Bhutan eingesetzt, um aus dem Krankenhaus der Hauptstadt Thimphu in einer Höhe von 2.320 über dem Meeresspiegel Antibiotika zu einer abgelegenen Klinik in den Bergen zu tragen – und auf dem Rückweg Diagnoseproben. Die UAVs mit einer Reichweite von bis zu 28 km tragen Lasten von ca. 1 kg und fliegen nach Eingabe der Ziele autonom. Auch hier ist eine allgemeine Einführung für 2015 geplant.

Matternet-Chef Andreas Raptopoulos berichtet in einem Interview im Januar 2015 über die aktuellen Bemühungen, die Zuverlässigkeit der Drohnen zu steigern. Man will einen Verlust von nicht mehr als einer Mission bei tausend garantieren, was beim Transport von potentiell ansteckenden medizinische Proben aber nicht gut genug sein könnte. Die Firma plant, ihre ersten, speziell für die Entwicklungsarbeit gedachten Serien-UAVs ab diesem Frühjahr zu verkaufen, zu einem Preis von 5.000 $ das Stück.

Matternet-Drohne in Malawi

Matternet-Drohne
in Malawi

Im März 2016 startet ein Einsatz in Malawi, der mit den neuen Drohnenmodellen durchgeführt wird. Hier geht es um die Prüfung einer experimentellen Hochgeschwindigkeitslieferung für die HIV-Diagnose. Beim ersten formalen Test fliegt eine Drohne erfolgreich von einer ländlichen Klinik in Lilongwe zum Labor des Kamuzu-Krankenhauses in Malawis Hauptstadt, mit simulierten Blutproben an Bord. Für die 10 km weite Reise braucht die Drohne nur 15 Minuten.

Es soll sich um die erste bekannte Verwendung von Drohnen in Afrika für die Verbesserung der HIV-Dienste handeln. Was auch dringend nötig ist, denn derzeit dauert es durchschnittlich elf Tage, um Blutproben per Motorrad oder Krankenwagen aus den lokalen Gesundheitszentren zu einem zentralen Labor zu schaffen – und dann dauert es noch einmal rund acht Wochen, bis die Ergebnisse zurückgegeben werden.

Diese extremen Verzögerungen durch schlechte Straßen, hohe Treibstoffkosten und Fahrzeugknappheit können aber den Unterschied zwischen Leben und Tod bedeuten, da einige von dem Virus betroffene Menschen während des langen Wartens woanders hinziehen oder den Kontakt mit den Gesundheitsbeamten verlieren.

Das Drohnenprojekt wird vom Kinderfonds der Vereinten Nationen (UNICEF) und der Regierung Malawis gesponsert, da es darauf abzielt, in erster Linie Kindern mit HIV zu helfen, die andauernd geboren werden, da etwa 10 % der erwachsenen Bevölkerung von Malawi HIV hat. Die UN-Agentur gibt in Malawi jährlich bis zu 1,5 Mio. $ für den Transport von HIV-Blutproben aus. Die Drohnen dagegen kosten nur 7.000 $ (wie nun gesagt wird) und auch die Betriebskosten sind niedrig, weil sie ja batteriebetrieben sind.

Dafür gibt es eine andere Tatsche zu berücksichtigen: Da es traditionellen Überlieferungen von fliegenden Kreaturen gibt, die bösen Zauber auf Menschen werfen, ist es wichtig die Gemeinschaften zu überzeugen, daß die Drohnen nichts damit zu tun haben. Die  UNICEF-Kommunikationsspezialisten veranstalten daher im Vorfeld der Testflüge Demonstrationstage, in denen sich die Dorfbewohner versammeln, um die Drohnen aus der Nähe zu sehen und zu berühren, die auch auseinander genommen werden, um zu zeigen, wie sie die Ladung befördern.

Im April genehmigt der multilaterale Investmentfonds (MIF), Mitglied der Interamerikanischen Entwicklungsbank (IDB), eine Summe von knapp 540.000 $, um ein Drohnen-Transportsystem für Gesundheitseinsätze in ländlichen Gebieten der Dominikanischen Republik zu schaffen, bei dem es primär um die Verteilung von Laborproben und Medikamenten zwischen ländlichen Kliniken und Krankenhauslabors in der nordöstlichen Provinz San Juan de la Maguana geht. In einer zweiten Phase sollen auch Blutproben für Laboruntersuchungen transportiert werden.

Ende Juni erfolgt die Unterzeichnung der Kooperationsvereinbarung zwischen dem MIF, dem lokalen Technologie-Business-Inkubator e-Mprende und dem Technologiehersteller Matternet, der sich mit rund 613.000 $ in Form von Geräte- und Technologietransfer an diesem ersten Projekt seiner Art in Lateinamerika beteiligt. Eine Umsetzung scheint bislang aber nicht erfolgt zu sein.

Im Dezember 2016 meldet die Presse, daß die Regierung von Malawi einen offiziellen Testkorridor für Drohnen eingerichtet hat, in dem vor allem drei Fähigkeiten der unbemannten Flugobjekte weiter erforscht werden sollen: Der Transport (medizinische Versorgung, Proben oder Impfstoffe), die Bildgewinnung (Erfassung und Analyse von Luftbildern während humanitären Krisen wie Naturkatastrophen) und die Sicherstellung der Kommunikation (Erweiterung von Wi-Fi oder Handy-Signalen). Er soll bis zum nächsten April voll funktionsfähig sein.

Der Testkorridor – die erste Einrichtung dieser Art in ganz Afrika – ist rund 40 km lang, 500 m hoch und verläuft über ein eher unzugängliches Gelände. Er soll sowohl privaten Unternehmen als auch Universitäten und anderen involvierten Organisationen zur Verfügung stehen. Die Experten des Projektpartners UNICEF werden dann beurteilen, inwiefern die getesteten Drohnenfunktionen tatsächlich sinnvoll sind – und ggf. auch vertragliche Vereinbarungen über den Einsatz bei Notfällen abschließen.

Berichten vom Juni 2017 zufolge ist zwischenzeitlich rund um den Flugplatz von Kasungu in der Mitte des Landes ein 40 km breiter Korridor eingerichtet worden. Was in dem neuen Drohnenkorridor alles verschickt werden wird, steht noch nicht fest, da die UNICEF das System lediglich implementieren und betreiben wird. Forschungseinrichtungen, Krankenstationen, Hilfsorganisationen aber auch private Firmen können diese Infrastruktur dann nutzen, um die medizinische Versorgung der Bevölkerung zu verbessern.

Nach Angaben des Kinderhilfswerks haben bereits zwölf Organisationen angekündigt, die zur Verfügung gestellte Technik nutzen zu wollen. Die Drohnen werden dabei in einer maximalen Höhe von 400 m über der Erde schweben – und so allen erdenklichen Hindernissen ausweichen. Zunächst wird der Korridor ein Jahr lang in Betrieb bleiben, anschließend kommt es zu einer Evaluation. Erweist sich das Projekt rund um Kasungu als Erfolg, sollen ähnliche Hilfskorridore bald auch in anderen Gebieten aufgebaut werden.

Bereits im September 2016 gibt Matternet zudem eine strategische Partnerschaft mit Mercedes-Benz Vans samt einer Multi-Millionen-Dollar-Investition durch das Unternehmen bekannt, um eine integrierte Lieferlösung zu schaffen. Bei dieser sollen Transporter und Drohnen gemeinsam die sogenannte Logistik der letzten Meile übernehmen, bei der mit Waren vollgepackte Lkw beispielsweise zu einem Sammelspot fahren und von dort aus die einzelnen Kunden mittels Drohnen beliefern.

Die Meldung erfolgt, da Mercedes zu diesem Zeitpunkt seinen Vision Van als neue End-to-End-Plattform für die Lieferung mit einem vollautomatischen Frachtmanagementsystem und Matternet-Lieferdrohnen präsentiert. Für diese hatte Matternet eine in das Dach des Transporters integrierte Technologie entwickelt, die eine präzise Landung, eine automatische Beladung mit der Nutzlast und einen Batterieaustausch ermöglicht. Zudem ist die Cloud-Technologie von Matternet mit der Van-Routing-Software von Mercedes-Benz integriert , was eine durchgängige Kontrolle der Lieferkette erlaubt.

Matternet M2

Matternet M2

Der Vision Van mit Elektroantrieb ist ein Logistikcenter auf Rädern, und die zwei Drohnen, die auf dem Dach des Autos bereitstehen, übernehmen Frachtaufgaben bis zu einer Entfernung von 10 km. Die Flugleitzentrale ist an Bord des Transporters, womit bei einem Stopp gleich mehrere Kunden bedient werden können – durch die enge Vernetzung über Internet und Cloud-Dienste in vorheriger Abstimmung mit dem Empfänger.

In diesem Zusammenging enthüllt Matternet auch die neue Drohne der zweiten Generation namens M2, die völlig autonom ist, bis zu 2 kg transportieren und pro Batterieladung bis zu 20 km weit kommt. Sie ist zudem mit einem redundanten Flug-Unterbrechungsssystem ausgestattet, das intelligente Software einsetzt und bei Bedarf automatisch einen Fallschirm öffnet, um sicherzustellen, daß das Fluggerät niemals mehr als 5 m von seinem vorberechtigten Weg abweicht.

Die Flugwege im genehmigten Luftraum werden von Matternets Cloud-System ebenfalls automatisch mit Gelände-, Luftraum- und Bevölkerungsdichte-Modellen generiert, um die sichersten Routen zu planen.

Daß es der Daimler AG ernst damit ist, wird dadurch belegt, daß sie für das Projekt Vans und Drohnen 200 Mitarbeiter abgestellt hat und in den nächsten fünf Jahren 562 Mio. $ investieren will, um das System marktfähig zu machen. Im Rahmen der adVANce genannten strategischen Initiative wird zudem an der Integration von ,Smart-Technologien’ wie einem kleinen Computer gearbeitet, mit dem der Lieferwagen Daten über den Fahrzeugstandort, die Lasten und Lieferwege sammeln, verarbeiten und dann an den Vertriebsleiter senden kann.

Außerdem arbeitet Mercedes mit Starship Technologies zusammen, um einen Lieferwagen namens Robovan (o. Mothership) zu entwickeln, der mit autonomen Auslieferungsrobotern ausgestattet ist. Diese sollen leichtere Pakete ausliefern, während der Fahrer ein schwereres Paket zu einem Haus oder Geschäft trägt. Darüber mehr unter den autonomen Fahrzeugen (in Arbeit).

Im Januar 2017 zeigt Mercedes den Vision Van auf der CES in Las Vegas, wobei auch einige technischen Details bekannt werden. Demnach verfügt die Konzeptstudie über einen 75 kW Elektroantrieb und eine Reichweite von bis zu 270 km. Die auf dem Dach geparkten zwei Drohnen zur autonomen Luftzustellung können die Pakete über eine Ladeluke direkt aus dem vollautomatisierten Laderaum entnehmen.

Im März berichten die Fachblogs, daß die Schweizer Behörden – nach rund 70 erfolgreichen Testflügen – nun eine offizielle Genehmigung ausgestellt haben, um das „weltweit erste permanente autonome Drohnen-Lieferung-Netzwerk“ zum Transport von verschiedenen Diagnosematerialien, einschließlich Bluttests, zwischen verschiedenen Kliniken, Labors und Krankenhäusern in der Region einzurichten. Was wieder einmal äußerst eurozentristisch ist, da ein wesentlich größeres Netzwerk schon seit Oktober 2016 in Betrieb ist: in Ruanda (s.u. Zipline 2015).

Die Schweizer Tests liefen zwischen zwei Krankenhäusern in der Stadt Lugano, wo Ärzte oder Helfer die Drohnen mit ihrer Ladung bestücken und dann per App über eine im Vorfeld festgelegte Route auf die Reise schicken konnten. Am Zielort wurden dann Infrarotsignale genutzt, um den Landeplatz zu markieren. Anschließend konnte die Drohne entladen, mit frischen Akkus versehen und dann erneut auf die Reise geschickt werden. Zum Einsatz kam die o.g. Matternet-Drohne M2, die Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 70 km/h erreicht.

Matternet-Station

Matternet-Station

Da die Drohnen auch über bewohntes Gebiet fliegen werden und bei einem Absturz keinen Schaden anrichten sollen, sind sie mit einem Fallschirm ausgestattet. Ein wesentliches Argument für den Drohneneinsatz: Pro Flug wird mit einem Preis von 5 – 10 € kalkuliert – was deutlich billiger ist als die Nutzung eines Autokuriers.

Die beteiligten Firmen gehen davon aus, daß der reguläre Drohnentransport zwischen den Hospitälern bereits im Oktober in Betrieb gehen wird. Andere medizinische Einrichtungen können sich dem System auf Wunsch dann ebenfalls anschließen. Tatsächlich ist dieser Plan bis Mitte 2018 aber noch immer nicht verwirklicht worden.

Dafür enthüllt das Unternehmen im September 2017 eine Matternet-Station; eine weiße, futuristisch aussehende Postbox mit einer Grundfläche von etwa 2 m2, die auf Dächern oder auf dem Boden installiert werden kann, um Pakete per Drohne zu senden und zu empfangen. Benutzer betreiben das System über eine App, um Sendungsdetails festzulegen. Die Gegenstände selbst werden in eine Abteilbox der Station gelegt, bevor sie zur Lieferung in eine Drohne geladen werden. Die Pakete werden dann zu einer anderen Matternet-Station geflogen, wo Empfänger ihr Paket durch Scannen eines QR-Codes erhalten können.

Ein automatisches System tauscht auch den Akku der Drohne aus. Laut Matternet werden zunächst ein bis zwei Drohnen pro Netzwerk betrieben, wobei jede Station über ein ,automatisiertes Konfliktvermeidungssystem‘ verfügt, welches den Drohnenverkehr über die Station steuert. Nach einem reibungslosen Ablauf in der Schweiz will das Unternehmen in Deutschland und Großbritannien expandieren.

Auch das erste Pilotprojekt für On-Demand-Lieferungen seitens Mercedes-Benz Vans, Matternet und dem Schweizer Online-Marktplatz Siroop startet im September in Zürich. Über das Portal von Siroop können Kunden Produkte mit einem Maximalgewicht von 2 kg bestellen und am selben Tag per Drohne erhalten, wenn auch nicht direkt.

Der Händler bestückt die M2-Drohnen von Matentnet direkt nach Eingang der Bestellung in den eigenen Räumlichkeiten, doch diese fliegen daraufhin nur zu einem von zwei im Projekt genutzten Mercedes-Benz Vito mit integrierter Drohnen-Landeplattform, die an einem von vier fest definierten sogenannten ‚Rendezvous-Punkten‘ im Züricher Stadtgebiet stehen. Dort übernimmt der Paketzusteller die Bestellung und liefert sie an den Endkunden aus, während die Drohne zum Händler zurückkehrt.

 

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