SAMURAI

Multikopter Drohnen, eine Kategorie von unbemannten Fluggeräten, werden eine Schlüsselrolle in der zukünftigen Industrie übernehmen, in dem sie Aufgaben wie den Transport von kleinen Paketen, luftgestützte Vermessung und Fotokartierung übernehmen. Diese Anwendungen implizieren die Präsenz von Drohnen über
bewohnten Gebieten und erfordern deshalb einen sicheren Betrieb, welcher bisher großteils übersehen wurde. Dieser Forschungsantrag wird eine Multikopter Plattform entwickeln, wobei von Grund auf der Fokus auf die Sicherheit der Hardware und Software gelegt wird. Die resultierenden, wiederverwendbaren Komponenten werden in Zukunft einen schnelleren Zertifizierungsprozess erlauben.

Die wichtigsten Neuheiten sind intelligente elektronische Geschwindigkeitsregler (electronic speed controller, ESC), ein hocheffizienter elektrischer Antriebsstrang, sowie ein Flugregler mit integrierter, robuster Lageschätzung. Die ESCs verarbeiten laufend Daten wie die Rotationsgeschwindigkeit und mögliche Indikationen eines Fehlverhaltens der Motoren, welche von spezifischen Sensoren empfangen werden. Die Hochleistungselektronik wird auf GaN Technologie basieren, welche die Effizienz im Vergleich zu heutigen Systemen deutlich erhöht und durch geringeren Kühlleistungsbedarf eine signifikante Reduktion des Gewichts erlaubt.

Das Lageschätzungsmodell basiert an Stelle von erweiterten Kalman Filtern auf der equivarianten Beobachter Theorie, welche sowohl ein einfacheres, als auch robusteres Feedback für die Flugregler Software erlaubt. Alle Komponenten werden in flugfähige Drohnen integriert und getestet, welche in einer Y-Konfiguration Traglasten
von 1.5 und 5.5 kg bei einem maximalen Startgewicht von 25 kg erlauben
Das vorgestellte Design inkludiert Redundanzen für alle kritischen Komponenten, sowie ein Konzept, wie diese im Falle einer Fehlfunktion eingesetzt werden.