Wenn Flugroboter die Bienen ersetzen
Projekt Drei Schüler des Dießener Ammersee-Gymnasiums entwickeln elektronische Drohnen, die einmal das Bestäuben von Blumen übernehmen sollen. Zum Einsatz kommen dabei auch 3-D-Drucker
Dießen Bleiben die Bienen aus, hat das fatale Folgen für die Lebensmittelproduktion. Etwa ein Drittel der zur Verfügung stehenden Nahrung würde komplett wegfallen. Liegt die Lösung in einer mechanischen anstelle einer natürlichen Bestäubung? Ja, meinen Forscher der Harvard Universität in Boston (USA), aber auch drei Schüler, die am Ammersee-Gymnasium an der Entwicklung einer Drohne arbeiten, die eben diesen Vorgang ersetzen soll.
Im Rahmen des von Georg Ladig geleiteten P-Seminars Informatik sollen die Schüler ein autonomes Fluggerät entwickeln, das gleichzeitig einen Mehrwert für die Gesellschaft hat. Nach langer Überlegung kamen Julian Fürholzer, Tim Köhler und Claus Lucca Clausen zu dem Schluss, dass die Drohne die Anforderung ideal erfüllt.
Auch die Aktualität der Thematik, die ihnen immer wieder vom Betreuer der schuleigenen Imkerei, Florian Bernhard, ins Gedächtnis gerufen wurde – schließlich hat auch der Landkreis unlängst das Jahr der Biene ausgerufen – spielte eine große Rolle. Seit Oktober arbeiten sie nun an ihrem Projekt. Mit der Ankunft des ersten Bauteils, einem Micro-Controller, begann die Konzeption. Im November war der erste fertiggestellt. Fast täglich stecken nun die Schüler, vor allem außerhalb des schulischen Pflichtunterrichts, viel Zeit in die Weiterentwicklung. „Ich denke, bis jetzt haben wir etwa schon 400 Stunden daran gearbeitet und es werden sicherlich noch mehr“, stellt Julian Fürholzer fest. Vor allem die Recherche am Anfang stellte sich als extrem langwierig heraus. Was existiert bereits? Wie haben sich andere dem Problem genähert? Eigentlich mussten sie sich ihr komplettes Wissen selbst aneignen, vor allem das Programmieren stellte die Schüler vor eine große Herausforderung. „Es ist zwar ein extrem arbeitsaufwendiges Projekt, macht aber auch riesen Spaß“, meint Tim Köhler.
Mittlerweile haben die drei 17-Jährigen einen Prototyp gebaut, einen Quadrokopter. Mit einem kleinen Computer und einer VielSchaltplan zahl von Sensoren ausgestattet soll dieser mithilfe eines Algorithmus Blumen erkennen und diese eigenständig anfliegen und bestäuben. Dabei wird die Steuerung von der Drohne selbst ausgeführt, eine Bedienung durch einen Menschen ist nicht erforderlich. Wichtige Informationen und das Kamerabild werden per Funk an eine Basisstation am Boden weitergeleitet. Von dieser aus kann im Fall der Fälle auch eine Notlandung eingeleitet werden. Derzeit arbeiten die drei daran, die Drohne zum Schweben zu bringen. Zuvor wurde der Schaltplan entwickelt, das Modell entworfen, der Rahmen 3D-gedruckt, die Elektronik darauf verbaut sowie Teile des Programmcodes geschrieben. Mittlerweile besteht das Gerät aus zehn verschiedenen Sensoren, Antriebsmotoren, Platinen, Kabeln, Kommunikationsmodulen und der Stromversorgung.
Autonomes Abheben, die Blüte auf einem gedruckten Bild erkennen und anfliegen, das ist es, was die informatikbegeisterten Gymnasiasten aus Dießen bis zum Ende des Projekts geschafft haben wollen. Bis September soll der Prototyp fertiggestellt sein, danach bleibt Zeit für Optimierungen. Große Hürden bei der Weiterführung des Projekts sind unter anderem die schadenfreie Berührung der Pflanzen, die nur durch eine extrem präzise Steuerung garantiert werden kann, sowie die Konzeption einer Vorrichtung, die den Blütenstaub transportiert. Etwa durch die Verwendung von Haaren und einem speziellen Gel. Auch, dass auf einer einzigen Wiese Tausende von Blüten angeflogen werden
Tausende von Blüten auf einer einzigen Wiese
müssen, stellt ein Problem dar. Letztendlich müsste ein intelligenter Schwarm konzipiert werden, der garantiert, dass jede Blüte nur einmal angesteuert wird. Da könnten GPS und künstliche Intelligenz die Lösung darstellen.
Finanziert wurde das Projekt, in das bisher etwa 530 Euro geflossen sind, von den Eltern und dem Förderverein. An Geldmangel leiden die Entwickler trotzdem und haben deswegen eine Crowdfunding Kampagne (https://www.leetchi.com/ c/schuelerprojekt-bienendrohne) eingerichtet. „Es kann sein, dass die Drohne aufgrund der vielen verbauten Teile zu schwer wird. Das heißt, wir müssten noch einmal ein leistungsstärkeres Motoren-Set kaufen. Allein das wären 300 Euro“, befürchtet Claus Lucca Clausen. Das Projekt soll Ende dieses Jahres abgeschlossen werden.