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Informationen über Aerobot

Aerobot - Ein autonom fliegender Flugroboter

Das Teilprojekt Aerobot beschäftigt sich mit der Entwicklung eines teilautonomen Flugroboters für den Innenraumeinsatz, welcher den Laufroboter AIMEE bei der Arbeit unterstützen soll. Hierzu soll der Flugroboter quasi "Huckepack" getragen werden und bei Bedarf gestartet bzw. gelandet werden können, so dass sich der Operator durch Luftbilder einen besseren Überblick über die Umgebung verschaffen kann.

Ziel ist die Entwicklung eines Flugroboters auf Basis eines Modellhelikopters, welcher autonom - also ohne Eingriffe eines Operators - fliegen kann. Die Aufgaben des Operators beschränken sich dabei auf die zwei einfachen Kommandos starten und landen. Alle Funktionen zur Stabilisierung der Fluglage sollen automatisch von einem bodengestützten Rechner übernommen werden. Dadurch ist es möglich, den Flugroboter konstant über dem Laufroboter zu halten und so als "fliegendes Auge" zu nutzen. Hierzu wird der Helikopter mit einer kleinen Kamera ausgestattet, die ihre Bilder an die grafische Benutzeroberfläche des Operators übermittelt. Auf diese Weise kann sich der Operator ein besseres Bild von der Umgebung verschaffen und ggf. Hindernisse/Opfer leichter ausfindig machen.

Die Fluglagestabilisierung bei einem Helikopter ist insofern eine anspruchsvolle Angelegenheit, als dass ein Helikopter sehr empfindlich auf Änderungen der Umgebung reagiert, die den durch die Rotorblätter erzeugten Luftstrom verändern. So führt beispielsweise das Überfliegen einer Schräge zu einem plötzlichen Kippen des Helikopters und damit zu einer unkontrollierten Destabilisierung des Flugs. Ziel ist es, solche Veränderungen durch äußere Einflüsse durch Software zu erkennen und auszugleichen, so dass der Flug stabil bleibt. Weiterhin soll die Software den Helikopter konstant über dem Laufroboter halten.

Die Fluglagestabilisierung kontrolliert in wesentlichen folgende Parameter des Helikopters:
       
  • Höhe
    Der Helikopter soll eine konstante Höhe über dem Boden halten
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  • Rollen
    Rollen ist ein seitliches Kippen des Helikopters, welches zeitgleich zum seitwärtsflug führt
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  • Nicken
    Als Nicken wird das Neigen / Heben der Nase bzw. des Hecks bezeichnet. Bei einem Helikopter führt dies zum Vorwärtsflug
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  • Gieren
    Als Gieren wird eine Rotation des Helikopters um die eigene Achse bezeichnet. Dies soll beim Helikopter kontrolliert erfolgen, um z.B. die Flugrichtung der Laufrichtung des Laufroboters anzupassen.


Im Wesentlichen soll die Software folgende Funktionen erfüllen:
     
  • Fluglagestabilisierung
    Durch die Fluglagestabilisierung wird der Helikopter stabil in der Luft gehalten und kann so mit dem laufenden System mitfliegen.
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  • Starten / Landen
    Der Helikopter soll auf ein Kommando des Operators hin autonom starten und Landen können. Dabei muss die Drehzahl des Hauptrotors kontrolliert gesteigert bzw. gesenkt wedren, um allzu hartes aufsetzen bzw. unkontrolliertes Aufsteigen zu verhindern. Zusätzlich werde hier besondere Anforderungen an die Fluglagestabiliserung gestellt, da Helikopter in Bodennähe durch den sog. "Bodeneffekt" besonders instabil werden.
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  • Kollisionsvermeidung
    Zum Selbstschutz des Systems soll der Helikopter mittels der eingebauten Kamera in der Lage sein, Hindernisse und deren Abstand zu erkennen und entsprechend reagieren zu können.
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  • Landmarkenerkennung
    Der Helikopter soll mit dem laufenden System mitfliegen. Hierzu wird der Helikopter mit einer bodengerichteten Kamera ausgestattet, die eine Markierung auf dem Rücken des Laufroboters erkennt und so entsprechend der Bewegung des Laufroboters folgt.
 
 
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