Studienprojekt: Informatikstudierende entwickeln autonom fliegende Drohne
Wie lassen sich Mechanik, Elektronik und Software zu einem autonomen Gesamtsystem verbinden? Dieser Frage widmeten sich Hannes Hörndlein und Marian Rahm im Rahmen ihrer Studienarbeit im Studiengang Informatik.
Im Mittelpunkt der Arbeit stand die Entwicklung einer autonom fliegenden Drohne auf Basis der Open-Source-Firmware ArduPilot. Es entstand dabei ein vollständig selbst entwickeltes System: Von der Konstruktion des Rahmens über die Auswahl und Integration der Hardware bis hin zur Konfiguration der Flugsteuerung entwickelten die Studierenden sämtliche Komponenten eigenständig. Betreut wurde das Projekt von Prof. Dr. Rolf Assfalg und Wolf Beckers.
Von der Idee bis zum autonomen Flug
Zu Beginn erarbeiteten sich die Studierenden die theoretischen Grundlagen der Drohnentechnik, Flugphysik, Regelungstechnik sowie der rechtlichen Rahmenbedingungen. Anschließend wählten sie geeignete Hardwarekomponenten wie Flight Controller, Motoren, GPS-Modul und Fernsteuerung aus und integrierten diese in das Gesamtsystem.
Ein besonderer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung und Optimierung des Drohnenrahmens. Insgesamt entstanden vier verschiedene Prototypen aus unterschiedlichen Materialien, darunter 3D-Druckteile, PLA, Holz und Aluminium.
Während der Entwicklung galt es, verschiedene technische Herausforderungen zu bewältigen. Insbesondere Vibrationen der ersten Rahmenkonstruktionen beeinflussten die Sensorik und führten zu einer ungenauen Flugregelung. Darüber hinaus mussten Probleme bei der GPS- und Kompasskalibrierung, elektromagnetische Störungen sowie instabile Flugbahnen analysiert und behoben werden. Durch zahlreiche Optimierungsschritte gelang es, die Systeme kontinuierlich zu verbessern und schließlich eine zuverlässig fliegende Drohne zu realisieren.
Forschungsplattform für zukünftige Anwendungen
Das Ergebnis des Projekts ist eine autonom fliegende Drohne, die stabil fliegt, GPS-gestützt navigiert, eigenständig Wegpunktmissionen absolvieren und Sicherheitsfunktionen wie die automatische Rückkehr zum Startpunkt ausführen kann. Die entwickelte Plattform dient nicht nur als Nachweis eines erfolgreich realisierten Gesamtsystems, sondern bietet zugleich vielfältige Möglichkeiten für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Perspektivisch könnte die Plattform um eine GPS-unabhängige Navigation erweitert werden, die sich mithilfe von Kamerabildern und Satellitenkarten orientiert.
Das Studienprojekt zeigt eindrucksvoll, wie Studierende ihr theoretisches Wissen in anspruchsvollen Praxisprojekten anwenden und innovative Lösungen für zukünftige Technologien entwickeln.
Mehr Informationen zum Studiengang Informatik gibt es hier.
