Allgemein

ACME – Gestensteuerung für Drohnen

Drohne Titel
© Andy Ilmberger

Gestensteuerung für Drohnen

Drohnen sind längst im Trend und aus unserem Alltag auch nicht mehr wegzudenken. Besonders die kleinen agilen Quadrokopter (Drohne mit 4 Rotoren) eignen sich hervorragend für das Filmen von Outdoor-Aktivitäten, Festivitäten oder spontanen Dokumentationen beispielsweise von Sportereignissen. Bei normalen handelsüblichen Modellen besteht die Standard-Ausrüstung in der Regel aus dem Fluggerät, Akkus und einer Fernsteuerung in Form eines Bedienpultes mit Joysticks oder einem Smartphone mit entsprechender App. Zur Aktivierung der Drohne ist zudem meist eine gewisse Vorbereitungszeit und Montage nötig. Start, Flug und Landung erfolgen dabei in gewohnter Weise mit der vorhandenen Fernbedienung. Einer der bekanntesten Hersteller von Drohnen bricht mit dieser Tradition und führt eine absolut geniale und interaktive Gestensteuerung für seine Fluggeräte ein.

 

Intuitive Flugsteuerung durch Handzeichen

Das bislang grösste Problem der Drohnensteuerung ist schlicht und einfach die Tatsache, dass eine Einzelperson das Fluggerät in jeder Phase normalerweise selbst starten, konzentriert steuern und verständlicherweise auch wieder landen muss. Nun, versuchen Sie dies einmal als ambitionierter Kletterkünstler in 200 Meter Höhe an einer senkrechten Steilwand mit maximal leichtem Gepäck und aufwändigen Seilgeschirr. Wie wäre es in solch einer Situation mit einer weitgehend autonom agierenden Drohne, die auf Ihre Handzeichen reagiert und ohne weiteres Zutun entsprechende Aktionen und Flugmanöver ausführt? Mit beispielsweise der DJI Mavic Air Drohne ist das nahezu ein Kinderspiel. Ihr Kletterakt in den Bergen könnte mit diesem Fluggerät der neuesten Generation dann folgendermassen aussehen:• Sie haben die etwas mehr als handtellergrosse DJI Mavic Air im eingefalteten Zustand und mit nicht einmal 500 Gramm Gewicht im Rucksack und wagen den Ein- und Aufstieg in die Steilwand.

• An einer bestimmten Stelle in der Wand möchten Sie nun die Drohne starten und sich im weiteren Aufstieg ein paar Minuten lang in verschiedenen Szenarien filmen lassen.

• Packen Sie die Drohne kurzerhand aus, entfalten die Flugarme, aktivieren das Fluggerät und starten es schlichtweg aus der Handfläche in einen ruhigen Schwebeflug neben Ihnen.

• Mit der Gestensteuerung können Sie die Drohne nun bewegen und wie gewünscht neben oder über sich positionieren und die Aufnahme starten.

• Klettern Sie nun unbeeinflusst weiter, wird die Drohne Ihnen automatisch folgen und den Kletterakt filmen. Um ein Standbild oder Foto zu machen halten Sie kurz inne und „zeigen“ der Drohne dies durch eine entsprechend Geste.

• Nach einer gewissen Flugzeit können Sie die Drohne zu sich zurückholen und erneut in der Handfläche sicher landen lassen. Ausschalten und einpacken sind dann die letzten Handgriffe dieser Flugaktion und die Outdoorstory ist sicher im Kasten.

Darüber hinaus bietet die Drohne aber noch mehrere vollautomatische Flugszenarien wie Verfolgungsflug, Kreisrotation um einen definierten Mittelpunkt, die „RocketView“ als Ansicht von senkrecht oben oder eine beliebige Kombination hieraus. Ein eindrucksvolles Beispiel finden Sie im Netz auf Youtube.

 

Steuerung und Navigation durch Sensor-Armbänder

Bei der klassischen Gestensteuerung mit „reinen“ Handbewegungen muss man jedoch mit einigen Einschränkungen leben. Zum einen ist diese Art der Steuerung nur innerhalb eines relativ kleinen Abstandes zum Fluggerät möglich. Die Gestensteuerung erfolgt durch Bild-/Bewegungserkennung in Verbindung mit einer sensorischen KI (künstlichen Intelligenz). Je grösser die Distanz zwischen Drohne und Bediener wird, umso schwieriger wird die Gestenerkennung. Auf der anderen Seite ist die sichere Erkennung von Bewegungen auch nicht immer gewährleistet und der Bediener kann und „darf“ sich nicht blind auf die KI-Steuerung verlassen.Schweizer Forschern unter der Leitung von Frank Clemens entwickeln derzeit an der Eidgenössischen Material und Prüfanstalt EMPA eine völlig neue Art der Gestensteuerung. Über spezielle und empfindliche piezoresistive Fasern werden Bewegungen in elektrische Steuersignale für die Drohnennavigation umgesetzt. Unauffällig in eine Art Armbanduhr integriert, werden die Armbewegungen zur Steuerung der Drohne verwendet. Ein Wink nach rechts steuert die Drohne nach rechts. Wenn der Pilot eine Faust bildet, setzt das Fluggerät vollautonom zur Landung an. Technisch funktioniert diese Steuerung schon absolut perfekt.

Die verwendeten Sensoren sind so empfindlich, dass selbst kleinste Bewegungen schon Reaktionen im Flugverhalten auslösen. Die Piezofasern können auch in Textilien und damit beispielsweise in einen Handschuh eingearbeitet werden. So würden selbst kleine subtile Gesten schon einen ebenso sanften Steuerbefehl an die Drohne senden und damit geschmeidige aber präzise Flugmanöver ermöglichen. Die Vorteile dieser Technik sind herausragend:

• Gestaltung vielfältiger Sensoren wie Armbänder oder Handschuhe
• Hohe Empfindlichkeit der Piezofasern ermöglichen präzise Steuerbefehle
• Entfernungsunabhängige Steuerung ohne fehlerträchtige Bilderkennung
• Flugsteuerung auf mehreren Achsen gleichzeitig durch subtile Handgestik
• Hohe Sicherheit durch reichweitenstarke Funkübertragung

 

Wo geht die Entwicklung zukünftig hin?

Von der Gestensteuerung durch Bild- und Bewegungserkennung über die Flugsteuerung per Datenhandschuhe oder Armbänder wird an der EMPA zu dieser Technologie natürlich fleissig weiterentwickelt. Das nächste gesteckte Ziel ist die Reduzierung der Sensoren auf noch kompaktere Formate. Im Gespräch sind Sensorentapes, die ähnlich wie ein Wundpflaster auf die Hand aufgetragen als Steuermedium dienen. Wundern Sie sich also nicht, wenn Sie künftig mehr heftig gestikulierende und winkende Menschen in Ihrem Umfeld sehen werden.
Autor: VG

Kommentar verfassen