Aktion Elektronik hilft 2012

Autonome Multikopter bringen schnelle Hilfe in abgelegene Gebiete

| Redakteur: Thomas Kuther

Medikamente könnten in kürzester Zeit vor Ort sein

„Wir sind davon überzeugt, dass es möglich ist, die Medikamente in wenigen Stunden oder sogar binnen weniger Minuten liefern zu können – und zwar mit einem elektrisch betriebenen, autonomen Medizintransporter“, erklärt der Tüftler. Bei diesem Fluggerät handelt es sich um einen elektrisch angetriebenen Multikopter mit etwa 2 kg Zuladung und einer Reichweite von 10 km. Das Besondere ist allerdings, dass dieser Medizinhelikopter zu einer größeren Flotte gehört, die ein ultraflexibles, automatisiertes Logistik-Netzwerk bildet, das eine größere Region überspannt – vielleicht sogar einen ganzen Kontinent. Dieses Netzwerk haben die Erfinder „Matternet“ genannt. „Matternet ist ein Netzwerk zur Beförderung von Gütern, das auf der Idee des Internets basiert“, erläutert Andreas Raptopoulos weiter.

Eine Flotte von UAVs bildet die Basis des Matternet

Die erste wichtige Technologie, die das Matternet ermöglichen soll, sind UAVs (unmanned aerial vehicles) – also unbemannte Fluggeräte. „Wir wollen die vielen großen akademischen Leistungen der Opens Source Community nutzen, um eine Plattform zu schaffen, mit der Punkt-zu-Punkt-Transporte möglich sind – und zwar dezentral und peer-to-peer – wie im Internet eben“, so Andreas Raptopoulos.

Bodenstationen als Paketstationen

Der zweite wichtige Bestandteil dieses Netzwerks sind die automatischen Bodenstationen, die von den UAVs angeflogen werden, um Akkus auszutauschen und Fracht abzuholen oder abzuladen.

Funktionieren kann das nur mit einer leistungsfähigen Software

Der dritte elementare Bestandteil des Netzes ist die zum Betrieb des gesamten Netzwerks notwendige Software. Sie optimiert die Routen, den Verkehrsfluss von UAVs und Gütern durch das System. Darüber hinaus berücksichtigt sie Wetterbedingungen und gewährleistet die Sicherheit des Systems, sodass kein Missbrauch möglich ist.

Flügelarchitekturen sorgen für mehr Auftrieb

Das UAV ist eine hybride Plattform, die auf der Multikopter-Technologie basiert und senkrecht starten und laden kann. Darüber hinaus hat es eine Flügelarchitektur, die den Auftrieb soweit erhöht, dass eine Nutzlast wie bei einem Helikopter möglich ist. Der Multikopter fliegt mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h und ist bei Gegenwind von bis zu 30 km/h einsetzbar. Er ist elektrisch gesteuert, kann auch bei Regen fliegen und ist für eine Flughöhe von rund 120 m optimiert. „Er könnte zwar deutlich höher fliegen, aber die 400 Fuß bieten sich aus regulativer Sicht als optimal an“, erläutert der Matternet-CEO. „Wir haben darauf geachtet, dass das Fluggerät sicher ist. So ist beispielsweise ein Fallschirm an Bord, der dafür sorgt, dass das Fluggerät notfalls sicher zu Boden schwebt.“

Akku und Nutzlast werden in der Bodenstation gewechselt

Das Fluggerät transportiert seinen Akku sowie die Nutzlast. Wenn das Fluggerät in einer Bodenstation andockt, werden Nutzlast und Akku automatisch ausgetauscht. Der Nutzlastbehälter hat ein Volumen von 10 l und eignet sich für Lasten bis 2 kg.

Die kritische Stelle des Systems ist die Andockstelle in der Bodenstation, wo Nutzlastkontainer und Akkus getauscht werden. Landen, Austausch von Akku und Nutzlast finden im kugelförmigen Oberteil der Bodenstation statt. Das Fluggerät fliegt dort rein, landet und dockt sicher an. „Die Bodenstation arbeitet wie eine Packstation“, erläutert Raptopoulos. „Jemand kommt zur Bodenstation und steckt sein Paket in den dafür vorgesehenen Paket-Slot. Von dort wird das Paket nach oben transportiert, wo es auf den nächsten Multikopter wartet, der es aufnimmt und zur nächsten Verteilstelle befördert, von der aus es zum Ziel befördert wird.“

Navigation mithilfe von GPS und verschiedenen Sensordaten

Geflogen wird hauptsächlich GPS-gestützt, wobei verschiedene Sensordaten, etwa von Druck- und Magentfeldsensoren in die Navigation mit eingehen, um sicherzustellen, dass der Multikopter auch bei einem GPS-Ausfall weiterfliegen kann. Die GPS-Wegpunkte werden an der Zielbodenstation hochgeladen. Nähert sich der Multikopter seinem Ziel, übernimmt die Bodenstation die Navigation und steuert das Fluggerät mithilfe von Sensoren und einer Kamera in den Einflugbereich, wo es millimetergenau andockt. Alexander Raptopoulos weiter: „Wir sind überzeugt davon, dass das Matternet eine gute Idee ist – und wir haben auch die Technologie, um diese Idee Realität werden zu lassen.“

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