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DroNet: Lernender Drohnen-Algorithmus soll sicheren Flug in Städten ermöglichen

Fliegen künftig Drohnen in unseren Städten? Forscher der Universität Zürich haben einen Algorithmus entwickelt, der es Drohnen ermöglichen soll, auf bekannte und unbekannte Situationen zu reagieren, um sicher im Großstadtdschungel zu navigieren.

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DroNet: Lernender Drohnen-Algorithmus soll sicheren Flug in Städten ermöglichen

(Bild: Universität Zürich)

Die Universität Zürich (UZH) und das schweizerische Forschungskompetenzzentrum NCCR-Robotics haben einen Algorithmus entwickelt, mit dem Multicopter selbstständig in Städten fliegen können sollen, ohne dabei Personen, Autos und Gebäude zu gefährden. Die mit einer Kamera zur Objekterkennung ausgestattete Drohne bewegt sich dabei wie ein herkömmlicher Verkehrsteilnehmer auf Straßen oder Fahrradwegen. Über ein Training lernt der DroNet getaufte Deep-Neural-Network-Algorithmus bekannte Verkehrsregeln und -situationen und kann danach autonom auf den Straßenverkehr reagieren sowie Zusammenstöße mit anderen Verkehrsteilnehmern und Gebäuden verhindern.

Das Training des Algorithmus erfolgt anhand ausgewählter Fallbeispiele, wie sich die Drohne im Straßenverkehr zu verhalten hat. „Das ist ähnlich wie bei Kindern, die von ihren Eltern lernen“, erklärt Davide Scaramuzza, Professor für Robotik und Wahrnehmung an der UZH. Die Forscher haben dazu verkehrskonforme Auto- und Fahrradfahrten im Großstadtverkehr mit einer Kamera aufgenommen. Anhand dieser Aufnahmen versteht der Algorithmus, wie Straßen gefolgt und Objekten ausgewichen werden können. Außerdem lernt das System, welche Regeln dabei zu beachten sind, um beispielsweise nicht in den Gegenverkehr zu geraten. So ausgestattet ist die Drohne in der Lage, sich im Straßenverkehr zurechtzufinden und auch auf neue Situationen zu reagieren.

(Quelle: Universität Zürich)

Wie flexibel der DroNet-Algorithmus in unbekannten Umgebungen ist, konnten die Forscher in einem Experiment nachweisen: Nach Institutsangaben wurde die Forschungsdrohne ohne weiteres Training in einem Parkhaus und einem Bürogebäude eingesetzt und fand sich dort auf Anhieb zurecht, konnte Hindernissen ausweichen und Fluren folgen.

Als Einsatzgebiete solcher Drohnen sehen die Forscher Paketlieferungen für den Online-Handel, Überwachungsaufgaben und als Hilfe bei Rettungseinsätzen in Innenstädten. Die Wissenschaftler warnen in ihren Forschungsergebnissen in der Fachzeitschrift "IEEE Robotics and Automation Letters" jedoch vor überzogenen Erwartungen. Um leichte und preisgünstige Drohnen sicher für den innerstädtischen Flugbetrieb zu machen, müsste noch eine Reihe technischer Probleme gelöst werden.

An autonom fliegenden Drohnen, die Hindernissen ausweichen können, wird bereits seit mehreren Jahren geforscht. Das US-Startup Skydio hatte vor zwei Jahren eine ähnliche Drohne vorgestellt, die allerdings mit deutlich höherem technischen Aufwand und Bildverarbeitungsalgorithmen arbeitet. (olb)