Auf der Basis von Indoor-Funktechnologie in Gewächshäusern werden vorgegebene Routen vollständig autonom, das heißt ohne Navigationseingriff durch den Menschen, abgeflogen. Aufgaben wie Pflanzen- und Klimamonitoring können somit 24/7 automatisch durchgeführt werden.
Zielsetzung des Projektes
Ziel des vom BMLE geförderten und von der BLE betreuten Projektes FlyingData war es, ein Drohnensystem zu konzipieren, welches in Gewächshausanlagen autonom agiert und navigiert. Die Drohne soll dabei die Kulturen durch ihre Turbulenzen möglichst wenig beeinflussen, Klimadaten aufzeichnen und an einen externen Computer weitergeben, durch Zusatz-Einbauten nicht in ihrer Flugfähigkeit beeinträchtigt werden (max. Zusatzlast unter 200 g) und auf GPS-Signale bei der Navigation komplett verzichten, da diese in Gewächshäusern nur unzureichend empfangen werden können.
Aufbau der Technik
Aufbauend auf einer konventionellen Hobby-Leichtgewichtdrohne wurde ein Prototyp entwickelt. Die originäre Drohnensoftware wurde dabei so abgeändert, dass anstelle des GPS-System ein UWB-Funkortungssystem genutzt wird, bei dem kleine Funkstationen im Gewächshaus die Ortung der Drohne übernehmen. Weiter wurde ein WLAN-System und ein Miniatur-Klimasensorsystem für Temperatur, Luftdruck, relative Feuchtigkeit und Strahlung zusammen mit Microcontrollern in die Drohne integriert. Die Zusatzelektronik wurde an einem in 3D-Druck gefertigten Trägergestell auf der Drohne befestigt. Die Steuerung erfolgt über eine adaptierte Open-Source-Steuerungssoftware mit grafischer Bedienoberfläche.
Einsatz im Gewächshaus
Nach dem Start der Drohne wird die vorgegebene Flugroute autonom mit Hilfe der UWB-Sensorik abgeflogen. Dabei werden die Sensordaten inklusive der Positionsdaten automatisch an eine Bodenstation (PC oder Notebook) gesendet, in einer Datenbank gespeichert, ausgewertet und visualisiert. Routenabweichungen durch z.B. Luftbewegungen bei offenen Lüftungen oder Eigenturbulenzen korrigiert die Drohne anhand der gesendeten Positionen. Ein entwickeltes Turbulenzmodell liefert die entsprechenden Daten. Der bisherige Einsatz im Praxisbetrieb zeigt eine sehr gute Verwendbarkeit bei Tischkulturen. Obwohl große Einzelpflanzen die Navigationssignale nur gering dämpfen, führen sie jedoch bei dichten vertikalen Reihenkulturen, wie Gurken oder Tomaten, zur Behinderung der Funknavigation. Deshalb ist in diesen Kulturen zurzeit noch ein deutlich erhöhter Reihenabstand als praxisüblich zur sicheren Navigation notwendig. Nach Anschluss einer kommerziell erwerbbaren Start- und Landeplattform steht einem autonomen 24/7-Betrieb nichts mehr im Wege.
Recht, Ökonomie, weitere Informationen
Der rechtliche Rahmen des Einsatzes autonomer Drohnen im Gewächshaus ist noch nicht geklärt. Die Bauteile der Drohne sind insgesamt inklusive der stationären Funksysteme für ca. 1.000,00 € erhältlich. Detaillierte Hinweise zur Hard- und Software der Drohne finden Sie hier. Ein Kurzvideo zur Umsetzung ist hier abrufbar.
