Klagenfurter Robotikforschung auf internationalem Erfolgskurs: Karl Popper Doktorats- und Wissenschafts-Kolleg zu Vernetzten Autonomen Drohnen begeht Abschluss mit einer Demonstration im Süden Klagenfurts

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Mit insgesamt 9 Beiträgen bei der heurigen ICRA, einer der Flagship-Konferenzen im Bereich der Robotik, ist die Universität Klagenfurt in die Liga der wichtigsten Robotik-Hubs der Welt aufgestiegen. Dazu beigetragen haben auch die Nachwuchswissenschaftler*innen des Karl Popper Doktorats- und Wissenschafts-Kollegs „Networked Autonomous Aerial Vehicles (NAV)“, das dieser Tage seinen Abschluss mit einer Drohnenflugdemonstration in Klagenfurt begeht.

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Forschungs- und Wissenschaftsrat Kärnten besuchte Drohnenflughalle

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Am 7. Juli war Christiane Spiel, Vorsitzende des FWR Kärnten, zu Gast an der Universität Klagenfurt und besichtige Europas größte Drohnenflughalle. 

Begrüßt von Clemens Heuberger, Prodekan der Fakultät für Technische Wissenschaften, konnten der Forschungs- und Wissenschaftsrat Kärnten und die Vertreter*innen des Landes Kärnten bei einer Führung durch die Drohnenflughalle einen Einblick in die Aktivitäten der Drohnenforschung der Universität Klagenfurt gewinnen. Gemeinsam mit der Vorsitzenden des FWR Kärnten, Christiane Spiel, waren auch Josef Glößl, Johann Kastner, Gerhard Sorger (alle Forschungs- und Wissenschaftsrat), das neue FWR-Mitglied Antonio Krüger (CEO des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz & Universität des Saarlandes) sowie Markus Bliem und Jutta Tomintz (Land Kärnten) zu Gast in der Drohnenflughalle.

Die Drohnenforschung der Universität Klagenfurt ist im Bereich „Networked and Autonomous Systems“ der technischen Fakultät eingebettet. Mit einer Grundfläche von bis zu 150 Quadratmetern und einer Höhe von zehn Metern steht den Drohnenforscher*innen eine hoch moderne Forschungsinfrastruktur an der Universität Klagenfurt zur Verfügung.

Neben Informationen zu aktuellen nationalen und internationalen Forschungsprojekten und -kooperationen der beteiligten Forschungsgruppen bildeten drei Flugdemos das abschließende Highlight des Besuchs: In der „Sync and Swarm“-Demo bildet ein selbstorganisierender Schwarm von Mini-Drohnen (Crazyflies) verschiedene Raum-Zeit Muster und demonstriert damit die einzigartige, bidirektionale Interaktion zwischen Synchronisation und Schwärmen. In der Demo zum H2020 Forschungsprojekt BugWright 2 zur autonomen Schiffsrumpfinspektion wurde eine Drohne aus einer virtuellen Umgebung heraus in der Drohnenflughalle gesteuert. „Der Clou dabei ist, dass die Drohne zwar in der echten Drohnenhalle fliegt, aber Bildinformationen aus einer in Echtzeit simulierten virtuellen Umgebung bekommt“, erzählt Jan Steinbrener vom Institut für Intelligente Systemtechnologien. Die virtuellen Bilder werden samt Positionsdaten von der Drohne wieder zurückgesendet. Durch diesen Doppel-VR Ansatz kann die Inspektion auch ohne reales Schiff in der Drohnenhalle simuliert werden.

Demonstration in der Drohnenflughalle anlässlich des Besuchs des Forschungs- und Wissenschaftsrat Kärnten

Demonstration in der Drohnenflughalle Foto: © aau/Röttl

Zum Abschluss des Besuchs des Forschungs- und Wissenschaftsrats wurde mithilfe von aggressiven Flugmanövern der Einfluss von kleinen Änderungen in der Gewichtsverteilung der Drohne auf einen statischen Regler demonstriert. Basierend auf einem Ansatz, der in der Forschungsgruppe Control of Networked Systems entwickelt wurde, können solche Veränderungen anhand der veränderten Flugdynamik in Echtzeit geschätzt werden; ein wichtiger Schritt um autonome Drohnen sicher betreiben zu können.

Wenn Roboter Chirurg*innen unterstützen

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Robotersysteme sind heute nur Assistenten zum Halten und Zielen von Operationswerkzeugen. Ein Forschungsteam rund um Jan Steinbrener und Stephan Weiss an der Universität Klagenfurt möchte nun an neuen technologischen Möglichkeiten arbeiten, die die Chirurg*in bei ihrer Arbeit unterstützen sollen.

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Drohnen sollen sich selbst besser wahrnehmen können

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Drohnen werden immer häufiger als selbstständige Akteure in unkontrollierten Umgebungen eingesetzt. Dafür braucht es eine zuverlässige Steuerung und Navigation. Das Forschungsteam der Universität Klagenfurt unter der Leitung von Stephan Weiss und Jan Steinbrener, dem auch der Doktorand Christoph Böhm angehört, arbeitet nun daran, die Eigenwahrnehmung der Drohne zu verbessern, damit sie sich in Zukunft besser an sich verändernde Bedingungen anpassen kann.

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Roboter sollen lernen, Chirurg*innen besser zu unterstützen

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Die minimalinvasive Chirurgie hat viele Vorteile für Patient*innen und Operationsteams wie kürzere Genesungszeiten, reduzierte postoperative Komplikationsraten sowie höhere Akzeptanzraten bei Patient*innen und gesteigerte Kosteneffizienz. Ein wichtiger Teilbereich ist die interventionelle Radiologie, bei der externe Bildgebungsgeräte die Operationsinstrumente durch den Körper lotsen. Diese Arbeit kann man mit Robotern unterstützen. Wer glaubt, dass Roboter eigenständig „operieren“, irrt aber (heute noch): Alle aktuell verfügbaren Robotersysteme sind reine Teleoperatoren oder nur Assistenten zum Halten und Zielen von Werkzeugen, mehr können sie noch nicht. Ein Forschungsprojekt geleitet von der Universität Klagenfurt möchte nun aber mehr Vorteile „operierender Roboter“ ausloten und ihre Autonomie in der Unterstützung für die Chirurgin erhöhen.

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Helikopter fliegt zum Mars: Navigationstechnologie stammt von Klagenfurter Forscher

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Wie das Jet Propulsion Laboratory der NASA mitteilte, wird der neue Mars-Rover „Perseverance“ am 30. Juli von Cape Canaveral Richtung Mars abheben. Mit an Bord ist erstmals der „Mars Helicopter“, der Erkundungsflüge unternehmen soll. Navigiert wird der Helikopter mit einer Technologie, die Stephan Weiss, Professor am Institut für Intelligente Systemtechnologien, mitentwickelt hat.  

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IEEE Access Journal Paper: „An Efficient, Scalable and Robust Neuro-Processor Based Concept for Solving Single-Cycle Traveling Salesman Problems in Complex and Dynamically Reconfigurable Graph Networks,“

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Die Autoren J. C. Chedjou, K. Kyamakya und N. A. Akwir konnten im hochkarätigen Open Access Journal „IEEE Access“ eine neue Publikation mit dem Titel: „An Efficient, Scalable and Robust Neuro-Processor Based Concept for Solving Single-Cycle Traveling Salesman Problems in Complex and Dynamically Reconfigurable Graph Networks,“ publizieren.

Kurzfassung:

Wir entwickelten erstmals ein neues, auf einem Neuroprozessor basierenden Konzept zur Lösung von (Einzelfahrzeug-) „traveling salesman problems“ (TSP) in komplexen und dynamisch rekonfigurierbaren Graphennetzwerken und validierten es anhand einiger anschaulicher Beispiele. Im Vergleich zu bestehenden/konkurrierenden Methoden zur Lösung von TSP ist das neue Konzept genau, robust und skalierbar. Darüber hinaus garantiert das neue Konzept die Optimalität der TSP-Lösung und gewährleistet die Vermeidung von Teilrouten und damit die ständige Konvergenz zu einer einzyklischen TSP-Lösung. Diese Hauptmerkmale des neuen Konzepts werden von den bestehenden Methoden zur Lösung von TSPs nicht immer zufriedenstellend berücksichtigt. Daher besteht der Hauptbeitrag dieser Publikation darin, einen systematischen analytischen Rahmen zu entwickeln, um (aus einer nichtlinearen dynamischen Perspektive) die TSP zu modellieren, Teilrouten zu vermeiden/zu eliminieren und die Konvergenz zur wahren/genauen TSP-Lösung zu gewährleisten/zu sichern. Mit Hilfe der Stabilitätsanalyse (nichtlineare Dynamik) werden analytische Bedingungen erhalten, die sowohl die Robustheit als auch die Konvergenz des Neuroprozessors garantieren. Außerdem wird eine Bifurkationsanalyse durchgeführt, um Bereiche (oder Fenster) von Parametern zu erhalten, unter denen der Neuro-Prozessor sowohl die Optimalität der TSP-Lösung als auch die Konvergenz zu einer Ein-Zyklus-TSP-Lösung garantiert. Zur Validierung des neu entwickelten, auf einem Neuroprozessor basierenden Konzepts werden zwei kürzlich veröffentlichte Anwendungsbeispiele sowohl für das Benchmarking als auch für die Validierung in Betracht gezogen, da sie mit Hilfe des entwickelten Neuroprozessors gelöst werden.

Mehr Infos unter: https://ieeexplore.ieee.org/document/8995468

Europas größte Drohnenflughalle ist nun eröffnet

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Mit einer Grundfläche von bis zu 150 Quadratmetern und einer Höhe von zehn Metern steht den Drohnenforscherinnen und -forschern nun eine hoch moderne Forschungsinfrastruktur an der Universität Klagenfurt zur Verfügung. Der „Drohnenhub Klagenfurt“, der jetzt schon in der Weltspitze mitspielt, erhält damit zusätzlichen Aufschwung. 

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Neue Technologie bei Spannungsreglern

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Üblicherweise erreicht uns über die Steckdosen eine einheitliche Versorgungsspannung, die dann mit Spannungsreglern in den Endgeräten angepasst wird. Die Technologie der so genannten „geschaltenen Spannungsregler“ kommt derzeit in fast jedem elektronischen Gerät zur Anwendung. Harald Gietler, Universitätsassistent am Institut für Intelligente Systemtechnologien, hat nun gemeinsam mit Kollegen eine neue Methode eingeführt, die diese wesentlich verbessert.

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