Drohnen zur Umweltbeobachtung
Freundlicher Segler
Die «SailMAV»-Drohne kann aufgrund ihrer faltbaren Tragflächen fliegen und auf dem Wasser segeln. Ihr besonderes Design erlaubt es zudem, das Verhalten von Wildtieren aufzuzeichnen, da sie nicht als Eindringling wahrgenommen wird.
Ruhiges Dahingleiten und trotzdem ans Ziel kommen – so einfach kann Forschung sein. Die ultraleichte Drohne «SailMAV» fliegt zu abgelegenen Gewässern und segelt dort energiesparend und still vor sich hin. So kann der kleine Flugroboter (Micro Aerial Vehicle, kurz MAV) Daten zur Biodiversität eines alpinen Bergsees oder arktischen Fjords sammeln. «Wasservögel oder Säugetiere am Ufer lassen sich von der «SailMAV» nicht stören, so dass die Drohne unverfälschte Aussagen etwa zu den Auswirkungen des Klimawandels auf den Zustand des Ökosystems machen kann», erklärt André Farinha.
Farinha gehört zu den Entwicklern der Drohne, ein Team von Forschenden des «Sustainability Robotics»-Labors der Empa in Dübendorf und des «Aerial Robotics Laboratory» am «Imperial College London». Seine Herausforderung: der segelnden Drohne das Fliegen beibringen, obwohl die Designvorgaben für Bewegungen auf dem Wasser und in der Luft widersprüchlich sind. Farinha: «Wir konnten die aerodynamischen Eigenschaften nach mathematischen Modellierungen und dem Bau einiger Prototypen schliesslich so optimieren, dass «SailMAV» tatsächlich wie ein Katamaran auf dem Wasser segeln und mit geöffneten Flügeln fliegen kann.»
Damit die kleine Drohne den Ortswechsel von einem Gewässer zum nächsten bewerkstelligen kann, klappt sie die Seiten ihres dreiteiligen Hochleistungsflügels innerhalb von 2 Sekunden in die Horizontale, wodurch sie eine Spannweite von knapp einem Meter erreicht. Farinhas Team hat den Flugroboter aus Polymerschaum mit einer Zehntelmillimeter-dünnen Carbonhülle konstruiert und mit einer wasserabweisenden Nanopartikelschicht überzogen. So bringt «SailMAV» lediglich 520 Gramm auf die Waage. Unter Laborbedingungen erledigt die schnelle und wendige Drohne den Übergang vom Wasser in die Luft denn auch in wenigen Sekunden und auf einer Strecke von weniger als zehn Metern. Nun arbeiten die Forschenden daran, dass «SailMAV» dies auch unter realen Bedingungen bei Wind und Wetter bewerkstelligt. Künftig soll «SailMAV» zudem mit komplexeren Sensoren ausgerüstet werden, die dem unscheinbaren Vogelfreund das autonome Segeln und Fliegen erlauben.
Drohnen in ihrem Element
Empa-Forschende entwickeln Drohnen für alle Bereiche der Umwelt, dargestellt als vier "Elemente" Feuer, Wasser, Erde und Luft. Illustration: Empa
Prof. Dr. Mirko Kovac
Laboratory of Sustainability Robotics
Tel. +41 58 765 4689
Empa Quarterly#79 Drohnenforschung
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