Drohnen zur Überwachung des Waldes
Die mit Sensoren bestückten Pfeile können von den Flugrobotern selbst bei dichtem Waldbestand platziert werden. Bild: Imperial College London
Monitoring. Das ökologische Gleichgewicht des Waldes im Auge zu behalten, ist eine Herausforderung. Um Umweltschäden frühzeitig zu erkennen hat ein Forscherteam der Empa und des «Imperial College London» Drohnen entwickelt, die Bäume mit Sensoren ausrüsten.
Klimawandel, Insektenplage oder Wildverbiss – der Wald ist einer Vielzahl von schädlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Um diese beobachten zu können, sind in einigen Wäldern Sensoren stationiert, die Temperaturen, Luftqualität oder Feuchtigkeitsgehalt der Stämme messen. Mit den Sensoren lässt sich zudem das Verhalten von Waldtieren verfolgen, Waldbrände und Schadinsektenbefall können registriert werden, und der Einfluss menschlicher Aktivitäten auf den Wald wird erkennbar. Allerdings ist das Positionieren von Sensoren an Bäumen ein aufwändiges und riskantes Unterfangen.
In der Manier von Greifvögeln
Ein Forscherteam des «Imperial College London» und der Empa hat nun Drohnen entwickelt, die diese Tätigkeit übernehmen. Sie können die Sensoren selbst in grosser Höhe an den Bäumen präzise befestigen. «Die Flugroboter können mit Sensoren bestückte Pfeile selbst bei dichtem Waldbestand platzieren», sagt Mirko Kovac, Leiter des «Aerial Robotics Laboratory» am Imperial College in London und des «Materials and Technology Center of Robotics» an der Empa in Dübendorf ZH, in einer Pressemitteilung. Ist die Flugbahn für den Pfeil ungeeignet, finden die Drohnen ähnlich den Greifvögeln an Stämmen und Ästen Halt und können die Sensoren so direkt anbringen.
Drohnen als künstliche Waldbewohner
Ziel der Forscher ist es, ein Netzwerk aus Sensoren aufzubauen, mit dem das Ökosystem Wald besser beobachtet werden kann. «Einen besonderen Vorteil bieten die Drohnen, wenn es um schwer zugängliche Regionen, wie etwa das Amazonasgebiet geht», sagt Kovac. «Mit Hilfe der Drohnen lassen sich grosse Mengen sehr präziser Daten von Umweltschäden im Wald gewinnen», führt er weiter aus. «Ich sehe die Drohnen als künstliche Waldbewohner, die den Lebensraum kontrollieren, damit wir ihn auf Basis der gewonnenen Daten besser schützen können.»
Präzise Flugbahn
Für ihren Dienst im Wald sind die Drohnen mit einer Kamera, sowie einer Startvorrichtung für die Sensorpfeile ausgestattet. Dank «Shape-Memory-Metallen», die auf Hitze reagieren und nach einer Verformung in ihre Ausgangsstruktur zurückfinden, lässt sich die Flugbahn der Pfeile präzise steuern. Zusätzlich können die Drohnen als mobile Sensoren eingesetzt werden, und selbst Daten sammeln, wenn sie sich auf Ästen niederlassen. Bei Flugexperimenten in der Indoor-Flugarena im «Nest experimental robot testing space» der Empa in Dübendorf und dem Testgelände am Imperial College konnten die Forscher die Fähigkeiten der Drohnen bereits testen.
Drohnen sollen autonom funktionieren
Derzeit steuern Menschen die Drohnen. Über das Kamerabild wählen die Forscher die geeigneten Bäume als Ziel aus und schiessen die Pfeile ab. In einem nächsten Schritt sollen die Flugroboter lernen, ihre Arbeit autonom auszuführen, damit sie auch an abgelegenen Orten eingesetzt werden können. Bevor derartige Einsätze in der Natur stattfinden können, müsse die Verknüpfung von menschlicher Kontrolle und autonomer Roboterarbeit aber solide ausbalanciert sein, damit die Drohnen auch mit den Unwägbarkeiten einer lebenden Umwelt zurechtkämen, so die Forscher.
SZ
Veröffentlichung: 25. November 2020
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