Bienen lehren Drohnen das autonome Fliegen

Biene und Drohne: Beide landen am Ziel nach derselben Technik. Beigebracht haben den Drohnen das Christophe de Wagter und Guido de Croon von der Technischen Universität Delft gemeinsam mit Tobias Seidl von der Westfälischen Hochschule in Bocholt. Foto: TU Delft

Bioniker der Westfälischen Hochschule in Bocholt und der Technischen Universität Delft haben in einem gemeinsamen Forschungsprojekt Verfahren entwickelt, wie Drohnen als fliegende Kleinstroboter lernen können, Hindernissen auszuweichen, selbst ihr Ziel anzusteuern und wenn gewollt, dort auch sicher und weich zu landen. Dabei verwenden sie Methoden, wie sie auch Insekten wie etwa Bienen nutzen. Für die Drohnen werden sie zu Programmieralgorithmen mit künstlicher Intelligenz (KI).

(BL) Bienen haben’s drauf: Wenn sie im Flug ein Ziel ansteuern, können sie aus der Abfolge der gesehenen Bilder – Forscher nennen das „optischer Fluss“ – ihr Tempo anpassen, Hindernissen ausweichen und sicher am Ziel landen. Dabei nutzen sie den Umstand, dass nahe Objekte schneller an ihnen vorbeiziehen als entfernte. Und sie müssen lernen, wie groß die anvisierten Blüten sind, um die Abstände richtig einzuschätzen. All das muss berücksichtigt werden, wenn Bioniker entsprechende Drohnen-Steuerungsprogramme nach Bienenart schreiben wollen. Die Bioniker Guido de Croon und Christophe de Wagter von der Technischen Universität Delft sowie Tobias Seidl von der Hochschulabteilung in Bocholt sind dabei jetzt einen Schritt weiter: mit einem durch künstliche Intelligenz gestützten Lernprozess für Flugroboter. Er verhindert, dass, wenn Flugroboter ein Ziel optisch anvisieren, das eigentliche Ziel in der Bildmitte im Rauschen der Umgebungsbilder untergeht. Hier versagt nämlich der optische Fluss. Gelöst wurde außerdem ein Problem beim Landen. Die Drohnen müssen kontinuierlich ihre eigene Geschwindigkeit und die Distanz zum Ziel nachrechnen. Beide müssen am Ende Null sein. Nicht nur Schüler und Schülerinnen bekommen beim Rechnen mit Null die Krise, auch die Drohnen. Effekt: Sie tänzeln vor dem Ziel, aber kommen nie an. Die Wissenschaftler haben den Drohnen beigebracht, das Tänzeln nicht als Problem zu sehen, sondern als Informationsquelle für die Entfernung zum Ziel zu nutzen. Das Ergebnis: „Die Drohnen legen viel schnellere und weichere Landungen hin als vorher“, so Christophe de Wagter. Tobias Seidl: „Mit diesem Verfahren können jetzt auch Drohnen lernen zu fliegen wie die Bienen. Der Vorteil ist, dass man keine aufwändige Sensorik und Datenverarbeitung braucht, die hier keinen Platz hätte.“

Artikel zum Lesen:
https://rdcu.be/cdQXf, https://www.nature.com/natmachintell/
Video: https://www.youtube.com/watch?v=A50Wl311rmU