Smartphone-App verwandelt „Spielzeug-Drohne“ in Raumsonde
Eine kostenlose ESA-App ermöglicht seit kurzem, eine mit einem iPhone kontrollierte „Spielzeug-Drohne“ in eine Raumsonde zu verwandeln. In einem Augmented-Reality-Game (AR, Erweiterte Realität) können Besitzer einer solchen Drohne, der sogenannten „Parrot AR.Drone-Quadrocopter“, an einer simulierten Internationalen Raumstation andocken, während sie ihre kleinen Fluggeräte in ihrer realen Umgebung fliegen lassen. Ganz nebenbei tragen sie damit auch zur Verbesserung von robotischen Rendezvousmanövern bei.
Diese neue AstroDrone-App ist Teil eines wissenschaftlichen Crowdsourcing-Projekts des Advanced Concept Teams der ESA. Es sammelt Daten, um Roboter die Navigation in ihrem Umfeld zu lehren.
„Menschen sondieren ihre Position und Bewegungen intuitiv und auf verschiedenen Wegen auf Basis ihrer Umgebung und auf dem, was sie vor sich sehen”, so Guido de Croon, Mitglied des Forscherteams.
„Mit dieser neuen App können wir praktische Beispiele dieses Verhaltens erstellen, was ein erster Schritt ist, um dieses Verhalten irgendwann mithilfe künstlicher Intelligenz zu kopieren.
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„Für die ESA könnte das Ergebnis eine weitaus autonomere Raumsonde sein, die imstande ist, eigenständig und verlässlich zu manövrieren, docken und landen.“
Ferngesteuerte Drohnen wurden ursprünglich nur vom Militär genutzt, doch dank der fortschrittlichen Technologie sind sie heute für jeden zugänglich.
„Für die ESA eröffnet diese Entwicklung vollkommen neue Wege, die Öffentlichkeit in wissenschaftliche Experimente einzubeziehen“, sagte Leopold Summerer, Leiter des Advanced Concepts Teams. „Wir können Echtzeitdaten gewinnen, um unsere Algorithmen zu trainieren, und zwar in so großen Mengen, wie es sonst praktisch auf keinem anderen Wege möglich wäre.“
Die AR.Drone ist ein Beispiel für diese Entwicklung: Seitdem das französische Unternehmen Parrot sie 2010 auf den Markt brachte, wurde sie etwa eine halbe Million mal verkauft. Die Mini-Drohne ist mit zwei Kameras ausgestattet, fliegt auf vier Rotoren und kann per iPhone oder von jedem anderen iOS-Gerät aus gesteuert werden.
„Unser Ziel war robotisches Crowdsourcing, das heißt, wir mussten einen Roboter wählen, den viele Anwender bereits besitzen”, fügt Guido de Croon hinzu. „In der Tat haben wir einen Roboter gefunden, der in zahlreichen Haushalten vorhanden ist, mit dem die Menschen Spiele spielen und der über die Bildaufnahmefähigkeiten verfügt, die wir für unsere Zwecke benötigen.”
„Zusätzlich hat der Hersteller den Quellcode, der für die Kommunikation mit der Drohne erforderlich ist, öffentlich zugänglich gemacht, um damit Software zu entwickeln.”
Der Nutzer der AstroDrone versieht einen Gegenstand oder Ort in seinem realen Umfeld, der als Andockstelle der Weltraumstation fungiert, mit einer AR-Markierung. Anschließend besteht die Herausforderung darin, die Drohne so schnell und kontrolliert wie möglich auf einer grafischen Version der Station zu positionieren. Dabei werden Bonuspunkte für die korrekte Orientierung und für verringerte Geschwindigkeit beim Andockmanöver vergeben.
„Hier im technischen Zentrum des ESTEC der ESA in den Niederlanden konnten wir ein maßstabgetreues Modell der Raumstation an der Decke befestigen, um die Manöver zu üben – diese Möglichkeit hat nicht jeder”, erklärte Guido de Croon. „Doch mit AstroDrone kann nun jeder diese Erfahrung machen.”
Spieler sind dazu eingeladen, sich per Internet an dem Experiment zu beteiligen, bei dem ihre Punkte gezählt und in der Highscore-Tabelle gespeichert werden.
Teilnehmer und ihre Beiträge bleiben dabei anonym, erklärte Guido de Croon: „Wir sind nicht daran interessiert, an welchen Orten die Spieler fliegen. Wir werden keinerlei RAW-Videobilder oder GPS-Messungen erhalten, sondern ausschließlich die abstrakten mathematischen Bildeigenschaften, die die Drohne selbst für ihre Navigation empfängt sowie Geschwindigkeitsangaben.”
Die App wurde von einem dreiköpfigen Team, bestehend aus Guido de Croon, Paul Gerke und Ida Sprinkhuizen-Kuyper von der niederländischen Radboud Universität, entwickelt.
Soweit es die Zeit erlaubt, sind auch App-Versionen für weitere Geräte geplant sowie zukünftige Levels mit anderen Weltraumrendezvous-Szenarien, wie dem der ESA-Raumsonde Rosetta, die im kommenden Jahr an den Kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko andocken wird.
