Forscher entwickeln kollisionsresistente Drohne mit flexiblem Ringdesign
Ein Team der ETH Zürich hat eine Drohne konstruiert, die dank eines flexiblen, ringförmigen Rahmens Stöße absorbiert und Kollisionen unbeschadet übersteht.
Die Ingenieure Luca Girardi und Stefano Mintchev von der ETH Zürich haben ein Drohnenmodell entworfen, das den üblichen zentralen Körper zugunsten eines flexiblen, ringförmigen Rahmens aufgibt. Bei diesem „FlexiQuad“ genannten Konzept sind Batterien und elektronische Komponenten gleichmäßig entlang des Rings verteilt. Die Struktur nutzt dabei das physikalische Prinzip der anisotropen Steifigkeit, um vertikal stabil für den Flug zu bleiben, während sie bei seitlichen Stößen nachgeben kann.
Die Entwicklung basiert auf Erkenntnissen über die Biomechanik von Vogel- und Insektenflügeln. Anstatt bei einem Aufprall starr zu bleiben und zu brechen, verformt sich der Rahmen der Drohne und absorbiert die Energie. In ersten Versuchen überstand der 400 Gramm schwere Prototyp Aufprallgeschwindigkeiten von etwa 18 km/h, ohne den Flugbetrieb einzustellen. Zudem lässt sich der Rahmen für den Transport flach zusammenlegen.
Aktuell arbeitet das Team daran, die durch Verformungen entstehenden Bildschwankungen bei integrierten Kameras mittels Software zu korrigieren. Durch den Einsatz von Reinforcement Learning soll die Drohne in der Lage sein, nach einem Aufprall ihre Fluglage autonom zu stabilisieren. Die Fertigungskosten für den aus Glasfaserlaminat bestehenden Rahmen werden als gering eingestuft.