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Drohnen-Kollisionen mit Virtual Reality (VR) verhindern

MIT-Forscher Entwickeln VR-Umgebung Zum Training Autonomer Drohnen

Drohnen-Kollisionen verhindern

Wissenschaftler haben ein neues virtuelles Trainingsgelände für Drohnen entwickelt, welches das Training autonomer Drohnen ermöglicht. Beim Training mit Drohnen kommt es oft zu kostenintensiven Drohnen-Kollisionen.  Virtual Reality kann diese nun verhindern.

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein neues Virtual-Reality-System entwickelt, mit dem Drohnen eine virtuelle Umgebung in einem eigentlich leeren Raum sehen können.

Flight Goggles als virtuelles Testgelände für Drohnen

Das entwickelte Tool trägt den Namen „Flight Goggles“, zu deutsch „Fliegerbrille“. Der Name ist Programm: so kann das Tool verschiedene Umwelt- und Umgebungsbedingungen simulieren und so als virtuelles Testgelände für Drohnen dienen. Forscher können damit schnell fliegende Drohnen testen und trainieren.

Möglich gemacht wird dies durch jede Menge modernster Technik: Flight Goggles besteht aus einem Motion-Capture-System und einem Bildwiedergabeprogramm. Letzteres kann mittels innovativer Elektronik,  Bilder rasch verarbeiten und diese an die Drohne übertragen. Um zu testen, wie gut sich die Drohne orientieren kann, wurden im Testraum – einer Turnhalle – mehrere Kameras montiert.

Forscher nützen das Bildwiedergabesystem um konkrete Umgebungen, wie etwa eine Loftwohnung oder ein Wohnzimmer zu erstellen. Die virtuellen Bilder werden dann an die Drohne übermittelt, während sie durch die leere Anlage fliegt. Sertac Karaman, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrt am MIT, berichtet, dass die Drohne durch einen leeren Raum fliege, aber eine völlig andere Umgebung „halluzinieren und in dieser lernen“ könne.

3x schneller als das menschliche Auge

Die Drohne kann die virtuellen Bilder mit einer Geschwindigkeit von etwa 90 Bildern pro Sekunde verarbeiten. Zum Vergleich: das menschliche Auge schafft in etawa 30 Bilder pro Sekunde. Die Drohne ist also 3x schneller als das menschliche Auge! Möglich machen dies  speziell angefertigte Leiterplatten, die einen leistungsstarken integrierten Supercomputer sowie eine Trägheitsmesseinheit und eine Kamera umfassen.

Bisher war das Training autonomer Drohnen eine mühsame Aufgabe. Forscher konnten die Geräte bisher nur in großen, abgeschlossenen Testgeländen fliegen. Große Netze sollten die Testgeräte im Falle von Drohnen-Kollision fangen. Neben kostenspieligen Reparaturen und Ersatzteilen, mussten sie auch Objekte wie Fenster und Türen für die Drohne einrichten. Insgesamt war das Testen darum bisher sehr teuer und zeitaufwändig.

Virtual Reality ermöglicht das Training autonomer Drohnen

Die bisherige Art von Tests konne allerdings nicht für schnell fliegende Drohnen genutzt werden. Diese müssen visuelle Informationen nämlich besonders rasch verarbeiten. Fliegt eine Drohne mit hoher Geschwindigkeit könnte sie bereits durch kleine Änderungen in der Umgebung zum Absturz kommen. Darum bräuchte man, so Karaman, ein solches virtuelles Testgelände für Drohnen.

Test: Durchfliegen eines virtuellen Fensters

Die Forscher führten im neuen Testgelände eine Reihe von Experimenten durch. Darunter eines, bei dem die Drohne lernte, durch ein virtuelles Fenster zu fliegen. Das Fenster war dabei etwa doppelt so groß wie die Drohne selbst.

Das Fenster war Teil eines virtuellen Wohnzimmers. Eigentlich flog die Drohne in der leeren Testanlage.  Die Forscher projezierten währenddessen allerdings das Wohnzimmer auf die Drohne, welche glaubte durch das Wohnzimmer zu fliegen. Dank ihrem integrierten Navigationsalgorithmus konnte die Drohne während des Flugs lernen.

Erfolgreich erprobt: 113 von 119 Durchflügen ohne Drohnen-Kollisionen

Bei mehr als 10 Flügen flog die Drohne 361 Mal erfolgreich mit rund 8km/h durch das virtuelle Fenster. Nur drei Mal stürzte sie dabei gegen das Fenster. Anschließend testete man den Navigationsalgorithmus in einer tatsächlichen Umgebung mit echtem Fenster.

Die Forscher optimierten den Algorithmus einstweilen im virtuellen System. Bei acht Flügen konnte die Drohne 119 Mal durch das reale Fenster fliegen. Dabei kam es nur zu 6 Abstürzen bzw. der Notwendigkeit menschlichen Eingreifens.

Karaman sagte, dass das Drohnen-Racing sein Interesse an der Studie weckte. Er wollte eine autonome Drohne entwickeln, die gegen erfahrene Piloten siegen könnte.  In den nächsten zwei bis drei Jahren möchte er mit dem Training autonomen Drohnen genau das erreichen.

Christian Brandstötter MMSc ist freiberuflicher Autor und Blogger aus Niederösterreich. Wenn er nicht über spannende neue Anwendungsfälle von Drohnen berichtet, schreibt er über Blockchain-Technologie, digitale Vermögenswerte und innovative Software.

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