Inspiriert von Vögeln Schweizer Forscher wollen Drohnen per Körperbewegung steuern

Joysticks könnten bei der Bedienung von Fluggeräten bald überflüssig werden. Bei einer neu entwickelten Methode ziehen sich Piloten einfach einen Anzug mit Sensoren über – und nehmen dann Posen ein, als wären sie «Superman».

Noch wirkt es wie Spielerei. Aber das Potenzial für die Praxis ist enorm: Mit intuitiven Bewegungen des Oberkörpers lassen Forscher aus Lausanne eine Drohne durch die Lüfte gleiten. Zumindest im virtuellen Raum funktioniert die Technik bereits einwandfrei. Schon bald könnte sie daher auch in der realen Welt zum Einsatz kommen - ob bei Rettungsaktionen, in der Landwirtschaft oder bei Dreharbeiten für neue Hollywoodfilme.

Das Hauptziel sei gewesen, «eine Steuermethode zu entwickeln, die leicht zu erlernen ist», sagt Jenifer Miehlbradt vom Translational Neuroengineering Laboratory an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL). Denn wenn die Technik dem Nutzer weniger Aufmerksamkeit abverlange, könne sich dieser besser auf die eigentlich wichtigen Dinge konzentrieren, etwa im Such- und Rettungsdienst.

Sehr präzises Fliegen möglich

Das Schweizer Forscherteam suchte ganz bewusst nach Alternativen zu der bisher weit verbreiteten Handsteuerung per Joystick. Schliesslich kamen sie auf die Idee, dass Bewegungen des menschlichen Torsos, bei geeigneter Übertragung über Sensoren, für die meisten Flugmanöver ausreichend sein müssten. Nicht nur die Augen wären dann – ähnlich wie bei einem Adler auf der Suche nach Beute – von der reinen Steuertätigkeit «befreit», sondern auch die Hände und Finger. Erste Simulationen ergaben zudem, dass die Methode ein sehr präzises Fliegen ermöglichen würde.

Mitte Juli veröffentlichten die Schweizer ihre bisherigen Erkenntnisse in den «Proceedings» der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA. Bevor tatsächlich die ersten Drohnen mit der neuen Steuerungsmethode abheben können, sind demnach zwar noch weitere Entwicklungsschritte zu bewältigen. Aber das Ziel ist in Sicht  – und der Kurs weitgehend klar.

Die Welt von oben: Die schönsten Drohnen-Aufnahmen

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Mit «Above the Polar Bear» räumte Drohnenpilot Florian Ledoux den Hauptpreis des Wettbewerbs ab. Aufgenommen mit einer DJI Phantom 4. Aber auch die anderen Einsendungen lassen sich sehen:

Bild: Florian Ledoux via Skypixel

Erster Preis in der Kategorie Landschaft bei den Nicht-Profis: «Lobsters Farm». Eine Shrimp-Zucht in Vietnam von oben.

Bild: Trung Pham via Skypixel

Dritter Preis, Kategorie: Landschaft: Profis. «Santa Maddalena»

Bild: Valentin Valkov via Skypixel

«Comet into Darkness» holt den zweiten Platz in der Kategorie Landschaft: Profis. Drohne: DJI Phantom 4.

Bild: Drone Hikers via Skypixel

Erster Platz in der Profi-Kategorie Landschaft bei den Profis: «Sun's Up, Nets Out», wo ein Fischer in Myanmar sein Netz auswirft.

Bild: Zay Yar Lin via Skypixel

«Balmoral Ball» holt den Sieg in der Kategorie «Portrait: Professional». Ein Basketball-Platz in Auckland, Neuseeland von oben. Aufgenommen mit einer DJI Mavic Pro.

Bild: Petra Leary via Skypixel

Erster Preis für «Dancer» in der Kategorie Porträt für Nicht-Profis. Das Bild zeigt eine Tänzerin im Innenhof eines traditionellen «Siheyuan»-Gebäudes in Shanghai, China. Aufgenommen mit DJI Mavic Pro.

Bild: Cocoanext via Skypixel

Sieger eines der insgesamt zehn Publikumspreise: «Weltkarte» von Chen Zixiang, aufgenommen mit einer DJI Phantom 4. Und nun erraten Sie mal, was das Bild zeigt...

Bild: Chen Zixiang via Skypixel

Es ist ein Velo-Friedhof in Xiamen im Osten von China. In China ist das «Bike-Sharing» sehr populär, der Verdrängungskampf der Velo-Plattformen allerdings auch riesig.

Bild: Chen Zixiang via Skypixel

Ein weiterer Publikumspreis geht an Mark Calayag für sein «Plane in the Forest», einer Boeing 727, die in den Wäldern vor Hillsboro, Oregon in den USA sogar als Wohnhaus für einen Ingenieur dient.

Bild: Mark Calayag via Skypixel

Jacke und VR-Brille nötig

Kern des Konzepts ist eine mit Sensoren ausgestattete Jacke. Ergänzend ist bislang eine zweite Person erforderlich, die die Geschwindigkeit reguliert. Die «Piloten» müssen zudem eine Virtual-Reality-Brille aufsetzen, wenn sie innerhalb der Räume eines Labors in Lausanne «in die Lüfte steigen» wollen. Ein spezielles Training ist nicht notwendig - das Manövrieren in der virtuellen Welt ergibt sich fast wie von selbst. «Den eigenen Oberkörper einzusetzen, gibt einem das Gefühl, wirklich zu fliegen», sagt Miehlbradt.

Während einer kurzen Vorführung zeigt Matteo Macchini, Robotik-Experte des Teams, wie der Prototyp eines Handschuhs genutzt werden kann, um die Steuerung noch weiter zu verfeinern. «Die Höhe sowie Kursänderungen der Drohne lassen sich mit Bewegungen des Körpers kontrollieren», sagt Macchini. Wenn es komplizierter werde, wie etwa bei Start und Landung oder beim Bremsen und Beschleunigen, komme dann der Datenhandschuh zum Einsatz. 

Körperbewegungen mussten erst vermessen werden

Zunächst mussten die Forscher jedoch herausfinden, wie sich 
verschiedene Körperbewegungen am sinnvollsten in ein Steuerungsmuster
übertragen lassen. Dazu stellten sie Infrarotkameras in einem Kreis
auf. In der Mitte sass eine Versuchsperson, deren Oberkörper mit
 Markern bestückt war. Auf diese Art konnten ausreichend Daten zu
bestimmten Bewegungsabläufen gesammelt werden.



«Um diese Technik zu entwickeln, und dabei so viele Tests machen zu
können, wie wir wollten, haben wir erst einmal in der virtuellen
 Realität angefangen», sagt Miehlbradt, während sie den Aufbau für die 
Infrarottests im benachbarten Genf demonstriert. Später hätten dann 
einige der Kollegen die Bewegungsmuster auf ein System übertragen, 
das sich besser tragen lasse und das noch deutlich einfacher in der
 Bedienung sei.

Schweiz hat Spitzenposition bei Drohnen

Das Forschungsprojekt in Lausanne ist derzeit nicht das einzige dieser Art in der Schweiz - das Land hat sich im Bereich Drohnen-Technologie in den vergangenen Jahren eine internationale Spitzenposition erarbeitet. Nach Angaben der Regierung sind heute insgesamt mehr als 2500 Personen in etwa 80 Unternehmen in diesem Sektor tätig.

Auch beim praktischen Einsatz von Drohnen geht die Schweiz voran. Die unbemannten Flugkörper werden sowohl zur Verbesserung der öffentlichen Sicherheit in Schweizer Städten als auch im Rahmen von humanitären Hilfsaktionen in Katastrophengebieten genutzt. Seit 2017 laufen in Zürich ausserdem Experimente zur Auslieferung von Paketen mithilfe von Drohnen.

Mit der Drohne in die Ferien: Diese Regeln gelten im Ausland

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Mit der Drohne in die Ferien: Diese Regeln gelten im Ausland

Wer mit der Drohne auch in den Ferien tolle Fotos schiessen möchte, sollte sich vor Abreise gut informieren, was erlaubt ist - sonst können böse Überraschungen folgen. Hier die wichtigsten Regeln im Ausland:

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In Deutschland dürfen Drohnen maximal 100 Meter in die Höhe steigen und sich maximal 100 Meter an sensible Gebiete, wie eine Menschenansammlung oder eine Hauptstrasse annähern.

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Österreich hat besonders restriktive Vorschriften. Drohnen bis etwa 250 Gramm und einer maximalen Flughöhe von 30 Metern dürfen ohne weiteres betrieben werden. Für alles grössere braucht man eine Betriebsbewilligung der zuständigen Behörde Austro Control.

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In Spanien dürfen Drohnen unter 2 kg bis zu 120 Meter in die Höhe fliegen. Zu jeglicher Art von Gebäuden muss allerdings ein Mindestabstand von 150 Meter gewahrt und die Drohne darf sich keiner Person (ausser natürlich dem Piloten) mehr als 50 Meter nähern. Ausgenommen von diesem Verbot sind Drohnen mit weniger als 250 Gramm Gewicht und einer Höhe von weniger als 20 Metern.

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Generell dürfen Drohnen in der Grande Nation mit einem Gewicht von bis zu 25 kg bis zu 150 Meter in die Höhe steigen, so lange keine Menschen überflogen werden. In grossen Teilen des Landes gibt es allerdings Einschränkungen beim Betrieb oder gar ein komplettes Drohnenverbot, so etwas im Pariser Stadtgebiet.

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In Italien dürfen Drohnen für Privatleute bis zu 25 kg wiegen und bis zu 70 Metern hoch aufsteigen. In allen grösseren Städten und über fast jede bekannte Touristenattraktion gilt allerdings ein Flugverbot, eine Drohne über dem Vatikan etwa löst schnell ein Anti-Terror-Einsatz aus. Und auch in Italien ist eine Versicherung vorgeschrieben.

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In den USA müssen alle Drohnen ab 250 Gramm Gewicht bei der Luftfahrtbehörde FAA registriert werden, das geht Online und kostet 5 Dollar. Dafür wird man dann mit solchen Anblicken entschädigt.

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In Russland  ist die Rechtslage ziemlich unsicher. Eigentlich müssen Drohnen registriert werden, dazu gibt es aber noch kein etabliertes Verfahren. Besucht man die Fussball-Weltmeisterschaft, sollte man die Drohne daher zu Hause lassen.

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