Corto-Planner navigiert Drohne schneller, ruhiger und sicherer um Hindernisse

Ein Forschungsteam der Durham University hat ein Drohnennavigationssystem mit der Bezeichnung Corto-Planner entwickelt, das es autonomen Drohnen ermöglicht, schneller, ruhiger und sicherer durch Umgebungen mit unübersichtlichen Hindernissen zu fliegen. Das System ermittelt dazu die effizienteste Flugroute und trifft Entscheidungen in Echtzeit.

Für autonome Drohnen ist das Durchfliegen komplexer Umgebungen mit Hindernissen und engen Flugbereichen eine große Herausforderung. Um Kollisionen mit Hindernissen zu vermeiden, berücksichtigen herkömmliche Navigationssysteme starre Sicherheitsbereiche, die die Bewegungsfreiheit der Drohne einschränken und häufig zum Abbremsen zwingen. Das führt zu einem langsameren und abgehackten Flugverhalten. Hinzu kommt, dass diese Systeme häufig die kürzeste Route wählen, die jedoch nicht unbedingt die effizienteste Route sein muss.

Mehr Freiraum, höhere Fluggeschwindigkeit

Die Wissenschaftler der Durham University haben das Prinzip eines flexiblen Sicherheitskorridors entwickelt, der sich an die Umgebung anpasst. Die Forschungsergebnisse sind in der Studie „Corridor-Driven Topological Planning with Nonlinear MPC for Agile Quadrotor Flight“ festgehalten, die in IEEE Robotics and Automation Letters festgehalten sind. Durch den flexiblen Sicherheitskorridor entstehen Flugrouten, denen bis zu sechsmal mehr nutzbarer Raum zur Verfügung steht als bei herkömmlichen Systemen, die mehr Sicherheitsspielraum einplanen. Um die Hindernisse herum steht dadurch bis zu 59 Prozent mehr Freiraum zur Verfügung.

Das Plus an sicherem Manövrierraum können die Drohnen für eine höhere Fluggeschwindigkeit und flüssigeres Flugverhalten nutzen. Das soll auch in anspruchsvollen Umgebungen mit vielen Hindernissen und engen Lücken funktionieren.

Die Berechnung der Flugroute mit dem Corto-Planner erfolge besonders effizient. Dadurch sei die Drohne in der Lage, Entscheidungen während des Fluges in Echtzeit zu treffen.

Die Forscher testeten ihren Ansatz in Simulationen und mit physischen Drohnen. Die Navigation mit dem Corto-Planner führte im Vergleich zu herkömmlichen Systemen durchweg zu Flügen mit höheren Durchschnittsgeschwindigkeiten in labyrinthähnlichen Umgebungen. Die Drohnen umflogen Hindernisse sicherer, weniger ruckartig und effizienter. Unnötige Flugbewegungen konnten minimiert werden, was sich auch positiv auf die Batterielaufzeit und damit die Ausdauer der Drohnen auswirkt.

Die Wissenschaftler haben die Technik frei zugänglich gemacht, damit auch andere autonome Systeme, wie etwa selbstfahrende Autos, Roboterarme und Unterwasserroboter, die sich auf beengten Raum mit Hindernissen bewegen müssen, davon profitieren können.