ASIO-Drohnen Drohnentechnologie: So lassen sich die Herausforderungen der Industrie meistern

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Die Drohnentechnologie entwickelt sich mit Blick auf spezifische Anwendungen immer weiter, so auch in kompakten Drohnen. Diese werden in allen Bereichen eingesetzt, in denen eine kontinuierliche und autonome Inspektion von Schornsteinen, Schächten und Tanks gefragt ist.

Flybotix wurde 2019 von Ingenieuren mit langjähriger Erfahrung in der Robotik und Drohnentechnologie gegründet. Die Mitbegründer Samir Bouabdallah und Alexandre Cherpillod, die die Entwicklung der Drohnentechnologie aufmerksam mitverfolgen, schließen mit ihren Produkten eine Bedarfslücke bei Indoor-Inspektionen. Dabei soll der Betrieb sowohl das Unfallrisiko als auch die Kosten reduzieren, indem die menschliche Sicherheit gewährleistet und Stillstandszeiten der Produktion verringert werden.

Drohnentechnologie: Rasanter Fortschritt führt zu vielen Neuerungen

In den frühen 2000er Jahren verlängerte sich mit der Verfügbarkeit von Lithium-Polymer-Akkus die Flugzeit elektrischer Drohnen deutlich, und die Fluggeräte wurden für Einsätze in der realen Welt praktikabel. Etwa zur gleichen Zeit erfolgte der Umstieg von bürstenbehafteten auf bürstenlose DC-Motoren, deren höheres Drehmoment und bessere Ausfallsicherheit wesentlich zur Popularität von Quadcopter-Konstruktionen beitrug. Nachdem nun eine Lösung für die Stabilisierung von Quadcoptern vorlag, wurde als nächstes die GPS-basierte Positionsregelung und kurz darauf die bildgestützte Navigation in Angriff genommen.

Der rasante technologische Fortschritt führt zu vielen Neuerungen, die bei Geräten der nächsten Generation innovativ genutzt werden können. Als Flybotix begann, sich auf Flugeinsätze in beengten Innenräumen zu konzentrieren, war schnell klar, dass Quadcopter hierfür ungeeignet waren. Denn je kleiner die Grundfläche, desto instabiler das Fluggerät. Die Ingenieure zogen daher andere Optionen in Betracht und entschieden sich schließlich für ein Helikopter-Design mit nur zwei Rotoren. So konnten sie die Größe und das Gewicht des Fluggeräts reduzieren und gleichzeitig die Stabilität verbessern.

Drohnen in der Industrie müssen ausfallsicher und robust funktionieren

Im heutigen Industriemarkt wird immer mehr Wert auf Digitalisierung und Integration gelegt. Produkte, die in industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen, benötigen eine wachsende Anzahl unterschiedlicher Sensoren, um detaillierte Inspektionsdaten für die Analyse bereitzustellen. Weil Drohnen in der Industrie immer breitere Anwendung finden, ist es entscheidend, dass sie auch in immer vielfältigeren Umgebungen ausfallsicher und robust funktionieren. Drohnen benötigen ihr eigenes Beleuchtungs- und Kamerasystem sowie ihre eigene Sensorenbasis und dürfen dabei keine Einbußen bei Stabilität und Flugdauer verzeichnen. Wenn dann noch zukunftsorientierte Fähigkeiten wie künstliche Intelligenz (KI) hinzukommen, mit denen ein vollständig autonomes Gerät entstehen soll, dann mehren sich die Herausforderungen unter Umständen rasant.

KI wird in der Navigation und Drohnentechnologie immer wichtigere Rolle spielen

Das Unternehmen Flybotix entwickelt seine Drohne kontinuierlich weiter und sucht nach Möglichkeiten, die Elektronik zu integrieren sowie die Sicherheit des Geräts auch unter schwierigen Bedingungen zu gewährleisten. Je komplexer das System, desto wichtiger ist es, dass die Schnittstellen gut mit der Bordelektronik abgestimmt werden. Gegenwärtig kommt in der leichten ASIO-Drohne von Flybotix ein patentiertes Antriebssystem zur Anwendung. Zudem ist sie mit einem indirekten Beleuchtungssystem, einer echten 4K-Kamera mit 12 Megapixel und einem radiometrischen Wärmebildsystem ausgestattet. Das gesamte System weist als eine der wichtigsten Spezifikationen einer Inspektionsdrohne eine verlängerte Flugdauer von bis zu 24 Minuten auf.

Künstliche Intelligenz wird in der Navigation eine immer wichtigere Rolle spielen und menschliche Eingriffe zunehmend unnötig machen. Neben der KI ist es vor allem die Miniaturisierung, die dem Unternehmen den Vormarsch in einen breiteren Anwendungsbereich als je zuvor ermöglicht. Die Fähigkeit, autonom in und um Maschinen herum zu fliegen, seien das Verpackungs- und Produktionsanlagen oder Schnellmontagesysteme, wird aller Wahrscheinlichkeit nach die Inspektionsmöglichkeiten vieler Unternehmen grundlegend verändern.

Dabei spielen Lieferanten bei der Bereitstellung von Bauteilen und Dienstleistungen eine wichtige Rolle. Zuverlässige Lieferanten müssen in der Lage sein, nicht nur die Produktlieferung selbst, sondern auch eine hohe Qualität der Produkte und Prozesse sowie die nötige Zertifizierung zu gewährleisten. Ein komplettes Indoor-Inspektionssystem besteht aus der Nachbearbeitungssoftware ASIO Explore, der Anwendung ASIO Flight und der ASIO-Drohne.

Flybotix entschied sich für Kollaboration mit Maxon

Partnerschaften mit den richtigen Unternehmen sind der Schlüssel zur Weiterentwicklung von Technologien. Auch bei der ASIO-Drohne von Flybotix ist das nicht anders. Auf der Suche nach den richtigen Motoren für die Drohne gelang es Flybotix nicht, eine passende Motorenlösung von der Stange zu finden. Ganz besondere Schwierigkeiten taten sich hier hinsichtlich der Hochleistungsmotoren auf, die für die Rotoren der ASIO-Drohne benötigt werden.

Flybotix entschied sich daher für eine Kollaboration mit Maxon, um den besten Motor für das ASIO-Projekt zu entwickeln. Maxon lieferte dabei einen Motor, der speziell auf die Bedürfnisse des Projekts zugeschnitten war und gleichzeitig künftige Innovationen berücksichtigte. Der Motorspezialist arbeitet eng mit der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne, ETHL, zusammen, einer der bedeutendsten Universitäten ­Europas, bei der Bildung, Forschung und Innovation im Mittelpunkt stehen. Als Mitglied des Innovation Lab eröffnen sich Maxon neue Konzepte, neue Projekte und neue Märkte, was wiederum das Potential und die Expertise des Unternehmens in der Branche erweitert.

Drohnentechnologie: Geringes Gewicht für lange Batterielebensdauer

Die Idee von Flybotix, eine miniaturisierte Inspektionsdrohne zu entwickeln, stieß beim Maxon Team auf große Begeisterung. Die beiden Unternehmen beschlossen, das Konzept der Zwei-Rotoren-Drohne gemeinsam auszuarbeiten, wobei Maxon in Eigenleistung einen modifizierten bürstenlosen DC-Motor speziell für Drohnen entwickelte. Das Unternehmen konzentrierte sich hierbei auf das hohe Drehmoment, das nötig war, um die Bordinstrumente zu transportieren. Gleichzeitig musste das Gewicht für eine möglichst lange Batterielebensdauer gering gehalten werden. Dank umfassender Erfahrungen in der Konzeption und Herstellung von Motoren für extreme Umgebungen, wie beispielsweise das eisige Wetter in der Antarktis, das Vakuum im Weltraum, den enormen Druck in der Tiefsee sowie Staub und Schmutz in Industrieanlagen, ist Maxon zu einem der innovativsten Motorenhersteller geworden.

Die Autorin Madeline Vassaux arbeitet bei Maxon Frankreich.