Ardea ist ein Micro Aerial Vehicle (MAV), welches von Grund auf am DLR entwickelt wurde. Zu den Hauptaufgaben den MAVs zählt die Exploration von unbekannten Umgebungen und die Hilfestellung von Rettungsteams in Katastrophengebieten.
Ardea wurde im Jahr 2016 erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt.
Tiefenkarte mit einem Öffnungswinkel von 240° × 80°
Kartieren und Navigieren in unbekannten Umgebungen ohne GPS
Systembeschreibung
Da in vielen Umgebungen – wie z.B. in eingestürzten Gebäuden oder auf fremden Planeten – kein GPS zur Verfügung steht, benutzt Ardea nur Kamera- und IMU-Daten für die Navigation. Dadurch ist das MAV sehr gut geeignet für das Explorieren in unbekannten und schwer zugänglichen Gebieten. Ein Forschungsschwerpunkt ist die Zusammenarbeit mit dem LRU in einem heterogenen Roboter-Team, in dem die Teammitglieder ihre Fähigkeiten ergänzen, um schneller und effektiver ein gemeinsames Ziel zu erreichen. Dadurch, dass das MAV am Institut für Robotik und Mechatronik entwickelt wurde, können selbst die Motorströme gemessen und direkt verarbeitet werden, um beispielsweise den Wind oder andere externe Kräfte zu schätzen.
Ardea hat vier Kameras mit Ultra-Weitwinkel-Objektiven, die es dem MAV ermöglichen, in vertikaler Richtung einen Bildbereich von 240° abzudecken. Damit kann Ardea zugleich den Boden und die Decke sehen, was das Navigieren und Kartieren in engen Räumen, wie beispielsweise Höhlen, deutlich vereinfacht. Des Weiteren besitzt Ardea einen FPGA, welcher aus den 4 Kameras mit der Stereobildverarbeitung Semi-Global-Matching (SGM) Tiefenkarten berechnet. Diese Tiefenkarten ermöglichen es dem fliegenden Roboter, die Welt in 3D wahrzunehmen.
Ardea im Windkanal bei Experimenten zur Windschätzung
Zur Validierung der entwickelten Windschätzung wurde Ardea in einem 3D-Windtunnel (WindEEE in Kanada) bei unterschiedlichen Windverhältnissen geflogen.
Das heterogene Roboter-Team, bestehend aus dem Rover LRU und dem Multikopter Ardea, wird genutzt, um gemeinsam autonom unbekannte Gebiete zu explorieren. Der Rover ist als bodengebundene Einheit sehr energieeffizient bei der Fortbewegung und dient dem Multikopter mit der Landeplattform als mobile Basis. Durch die kompakte Größe und die Fähigkeit zu fliegen kommt der Multikopter in schwer zugänglichem Geländen oder auch in Höhlen zum Einsatz. Beide Roboter verfügen über die gleiche Fähigkeit, mit ihren optischen und intertialen Sensoren die Umgebung in 3D wahrzunehmen, um Kollisionen zu vermeiden und gleichzeitig 3D-Karten zu erstellen. Diese 3D-Karten können schließlich zwischen den Robotern ausgetauscht und zusammengefügt werden.
