Cleverer Mini-Heli aus Karlsruhe

Karlsruhe -­ Er ist eine Art "fliegendes Auge", allerdings sitzt der Pilot keineswegs im Cockpit, sondern er steuert vom Boden aus. Der neue Mini-Helikopter "Air Quad" liefert im Katastrophenfall Erkenntnisse, die Leben retten können. Das in Karlsruhe entwickelte Modell kann zum Beispiel bei einem Brand selbstständig an unzugängliche Stellen eines Hauses und wieder zurück fliegen. Ausgestattet mit Kamera oder Sensoren, liefert die Drohne in Echtzeit Bilder über Gefahrenquellen, die für Rettungskräfte am Einsatzort sonst nicht erkennbar wären.

Den "Air-Quad" haben Forscher vom Institut für Theoretische Elektrotechnik und Systemoptimierung (ITE) an der Universität Karlsruhe entwickelt. "Das Gerät funktioniert wie ein Autopilot bei Transatlantik-Flügen, der selbstständig eine vorgegebene Flugbahn verfolgt", sagt Teamleiter Gert Trommer. "Wir haben es erstmals geschafft, dass dieses Prinzip jetzt auch im kleinsten Zimmer funktioniert."

Auf den ersten Blick sieht das drahtige Fluggerät eher unscheinbar aus: Es wird über vier Rotoren gesteuert. Die Akkus der Elektromotoren ermöglichen eine Flugzeit von 25 Minuten und lassen einen Aktionsradius von fünf Kilometern zu. Der "Air-Quad" kann bis zu 500 Meter hoch fliegen. Das etwa 90 Zentimeter große Fluggerät wiegt ein Kilogramm. Bis zu einem Gewicht von 200 Gramm kann der Mini-Helikopter wechselweise mit einem Nachtsichtgerät, chemischen Sensoren, einer Film- oder Digitalkamera bestückt werden.

Ein schwarzes Kästchen ­ kaum größer als eine Zigarettenschachtel ­ bildet das Herzstück. Und das hat es in sich: Zu den wesentlichen Bestandteilen zählen MEMS-Sensoren. Dieses mikroelektronische System misst ständig die Drehraten und die Beschleunigung der vier Rotoren. Zudem errechnet ein satellitengestütztes GPS-System die Position des Mini-Helikopters. Ein Magnet-Kompass bestimmt die Nordrichtung, ein Luftdrucksensor regelt die Höhe - allesamt kleine Komponenten, die kaum größer sind als eine Euromünze. "Die Besonderheit unseres neu entwickelten Navigationssystems liegt in dem fein abgestimmten Zusammenspiel dieser Rechnereinheiten begründet", sagt Trommer.

Durch ihre Vernetzung ist eine autonome und sichere Flugführung möglich: "Ich kann dem Gerät den Auftrag erteilen: Flieg zu einem bestimmten Punkt, bleibe dort eine Minute, mache Aufnahmen und fliege wieder zurück", erklärt Oliver Meister (29), der maßgeblich an der Entwicklung des "Air-Quads" mitgewirkt hat. "Der Mini-Helikopter führt diesen Auftrag selbstständig aus, ohne dass ich während des Flugs eingreifen muss." Und was passiert, wenn zum Beispiel im Innern eines Gebäudes kein GPS-Empfang mehr besteht? "Dann übernimmt eine eingebaute Kamera die Navigation", erklärt Meister. Die Software des Mini-Helikopters erkennt die Kulisse des Raums. Sie kann die Bilder der Kamera so verarbeiten, dass der kleine Hubschrauber seine Position selbst bestimmen und so automatisch eine Flugbahn durchs Gebäude finden kann.

Eine weitere Besonderheit des "Air-Quad": Er kann vom Boden aus mit einer Videobrille ferngesteuert werden ­ auch wenn der Helikopter außer Sichtweite ist. Indem die Kamera des Helikopters ständig Bilder überträgt, sitzt der Pilot in einem virtuellen Cockpit. Bei der Entwicklung wurde auf eine einfache Bedienung Wert gelegt. "Der Air- Quad ist leicht zu verstehen", sagt Trommer. "Eine Einweisung dauert etwa zwei bis drei Stunden." Für den cleveren Selbstflieger gibt es etliche Einsatzmöglichkeiten. Bei Erdbeben zum Beispiel späht der "Air-Quad" in eingestürzten Gebäuden Verletzte an unzugänglichen Stellen aus. Bei einem Chemieunfall prüft der Mini-Helikopter mit speziellen Sensoren über dem Einsatzort, ob giftige Substanzen die Rettungskräfte gefährden. Als "fliegendes Auge" überwacht der "Air- Quad"? Gebäude und schützt Gelände.

Die Frage der Sicherheit war es auch, die Trommer auf die Idee für das autonome Fluggerät brachte. Den "Air-Quad" hat der 53-jährige Professor für Elektrotechnik in zweieinhalb Jahren mit seinen ITE- Mitarbeitern entwickelt. Reif für den Markt ist das 10.000 Euro teure Fluggerät bereits. Erste Anfragen kommen laut Trommer von Firmen aus der Kommunikations-, Zivilschutz- und Rüstungsbranche.

Weitere Infos unter: www.ite.uni-karlsruhe.de