Natur als Vorbild: Uni-Graz-Forscher nutzen das Verhalten von Heuschrecken für einen sicheren Drohnenflug
Pakete werden vom Absender bis zur Haustüre der EmpfängerInnen von automatisch gesteuerten Drohnen kostengünstig, schnell und – für alle Beteiligten besonders wichtig – kollisionsfrei angeliefert. Ein Zukunftsszenario, das im Forschungsprojekt „BioKollAvoid“, kurz für Bionic Kollision Avoid, am Institut für Biologie der Universität Graz Realität werden könnte. Das System soll das Verhalten der Heuschrecken auf das Flugverhalten von Drohnen übertragen.
Das Team rund um den Zoologen Manfred Hartbauer bedient sich an den visuellen Fähigkeiten der Insekten. „Die bewegungsempfindlichen Augen der Wanderheuschrecken besitzen beinahe einen Rundumblick. Sie reagieren auf die rasche Kantenexpansion von sich annähernden Objekten reflexartig. So weichen einzelne Individuen in Schwärmen mit bis zu zehn Millionen Insekten gekonnt Hindernissen aus ohne dabei zu kollidieren“, erklärt Hartbauer. Dieses Anti-Kollisionsverhalten kann durch das Anbringen von Elektroden an zwei auf Nervensträngen sitzenden Neuronen der Wanderheuschrecken, den sogenannten Kollisionsdetektorneuronen, abgeleitet werden. „Über zwei gekrümmte Monitore werden den Insekten verschiedene Szenen vorgespielt, vergleichbar wie in einem IMAXX-Kino. Droht eine Kollision, werden bestimmte Nervenfasern aktiviert, was eine Abfolge von elektrischen Potentialen erzeugt. Die werden von uns abgenommen und die Daten weiterverarbeitet“, beschreibt der Bioniker den Ablauf des Versuchs.
Die dabei gewonnene biologischen Daten werden von der Projektpartnerin FH Joanneum in Form eines Algorithmus auf einen Chip gespeichert. Vor ihrem Erstflug in der Natur absolviert die Drohne eine Testphase in einer virtuellen Flugumgebung an der TU Graz. In Zusammenarbeit mit der Grazer Firma Drone Rescue Systems Inc. kann der neuentwickelte Algorithmus im Falle einer unvermeidbaren Kollision einen Bremsfallschirm auslösen, um den unkontrollierten den Absturz der Flugobjekte zu verhindern.
Derzeit befindet sich das Projekt im Anfangsstadium. Im Oktober 2021 soll ein Demonstrator mit optischen Kollisionssensor vorgestellt werden, der zuverlässig Ausweichmanöver kostengünstig und energiesparend ausführen kann. Damit könnte nicht nur ein Schritt in Richtung autonome Paketboten gewagt werden, sondern ebenso Knowhow für andere Technologien, wie unter anderem selbstfahrende Fahrzeuge, gewonnen werden.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Assoz. Prof. Dr. Manfred Hartbauer
Institut für Biologie, Universität Graz
E-Mail: manfred.hartbauer@uni-graz.at
Mobil: +43 676 7128630
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