Fotokite – wir führen den Drachen spazieren

Quadrocopter liefern fantastische Luftaufnahmen. Sie zu steuern ist aber nicht trivial. Ausser man nimmt sie an die Leine. Wir haben einen ETH-Prototypen mit einem einzigartigen Steuerungs-Konzept testen können.

Ein Quadrocopter fliegt im Freien an einer Leine. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Wartet noch auf seine Serien-Produktion: Fotokite-Prototyp SRF

Kamera-Drohnen sind wie geschaffen für Luftaufnahmen. Dank ihren stabilen Flugeigenschaften und weil sie so präzise zu steuern sind, vertraut man den Drohnen immer grössere Kameras an. In Spiel- und Dokumentarfilmen, bei Sport-Übertragungen und anderen Live-Sendungen sorgen sie für spektakuläre Aufnahmen aus der Vogelperspektive und für ungewohnte Kamerafahrten.

Um eine Kamera-Drohne zuverlässig und sicher zu steuern, bedarf es allerdings eines erfahrenen Piloten. Nicht so beim «Fotokite».

Der Fotokite ist anders

Der Fotokite schwebt wenige Zentimeter über einer Hand. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Der Fotokite hält immer die Neigung, die man ihm beim Aufstarten gibt. Die Länge der Leine bestimmt seine Flughöhe. SRF

Der 600 Gramm schwere Quadrocopter verzichtet auf eine anspruchsvolle technische Steuerung. Ihm genügt eine Leine. Inspiriert ist das Prinzip von einem Winddrachen, den wir an einer Schnur festhalten.

Als Pilot sind wir per Kabel ebenfalls stets mit dem Fotokite verbunden. Um ihn zu steuern, tun wir nichts weiter, als den Quadrocopter hinter uns her zu ziehen, genauso wie bei einem Papier-Drachen. Wir führen ihn quasi an der Leine. Einzig mit deren Länge regeln wir, wie weit sich die Drohne von uns entfernt.

Ob sie dabei senkrecht aufsteigt oder sich seitwärts von uns entfernt, bestimmen wir damit, wie schräg oder eben gerade wir sie im Moment des Einschaltens in der Hand halten. Entsprechende Sensoren merken sich diesen Neigungswinkel und halten den Fotokite konsequent in diesem Winkel auf Kurs.

Drei Probleme – auf einen Schlag gelöst

Das Führen an der Leine mag auf den ersten Blick unpraktisch wirken, doch es löst eine Reihe von Problemen, die andere Kamera-Drohnen plagen.

Ein Zylinderförmiger Akku hängt wie eine Handtasche am Arm des Piloten. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Power over tether: Stromversorgung vom Boden aus. SRF

Erstens dient das Kabel nicht nur als Leine, sondern auch der Stromversorgung. Eine grosse Batterie am Boden versorgt den Fotokite über das Kabel mit dem nötigen Strom.
Dank einer kleinen Puffer-Batterie in der Drohne können wir sogar den Akku wechseln, ohne zu landen. Damit werden zeitlich unbegrenzte Luftaufnahmen möglich.

Zweitens ist das Fliegen eines solchen Foto-Drachens im wahrsten Sinne des Wortes kinderleicht. Es ist so intuitiv das es uns schwer fällt zu glauben, wie viel Technologie doch in dem Gerät steckt. Wir brauchen uns daher nicht auf die Steuerung zu konzentrieren, sondern können uns ganz den Aufnahmen widmen.

Drittens werden Luftfahrzeuge wie der Fotokite von den Flugbehörden verschiedener Länder mit weniger strengen Auflagen belegt als ferngesteuerte, frei fliegende Drohen. Das An-der-Leine-Führen der Maschine löst bei uns auch sofort ein Gefühl der Zugehörigkeit aus. Die Drohne wird zum Haustier und verliert augenblicklich ihre Ausstrahlung des fiesen Spionage-Gerätes oder des kalten Killer-Roboters. Das dürfte der Akzeptanz solcher Maschinen sicher zuträglich sein.

Kamera-Steuerung und HDMI-Übertragung via WLAN

Eine Tablet-App zeigt die Bilder der Kamera und Symbole für die Steuerung. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Steuert vor allem die Kamera: Remote-App für das Tablet. fotokite

Für die Video-Aufnahmen von oben ist eine «GoPro»-Kamera einegbaut. Die Kamera ist an einem Gimbal befestigt, an einem aktiven Kardan-Gelenk also, das die Kamera-Ausrichtung stets in allen drei Achsen stabil hält. Das System soll auch bei etwas abrupten Manövern möglichst ruhige Video-Bilder liefern. Die Ausrichtung der Kamera steuern wir mit dem per WLAN verbundenen Tablet vom Boden aus.

Luftaufnahme von zwei Männern die spatzieren. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Aerial-Selfie! Man muss sich aber mit dem Fotokite nicht selber filmen. Dann ist auch die Leine nicht mit im Bild. SRF

Denn obwohl der Fotokite selbständig seine Position stabil hält, können wir ihn mit der Fernsteuerung um seine eigene Achse drehen lassen. Mit der ebenfalls steuerbaren Neigung der GoPro-Kamera wird so jeder gewünschte Kamera-Winkel möglich.
Video-Material zeichnet der Fotokite entweder auf eine SD-Speicherkarte auf, oder er sendet es mittels HDMI-downlink via WLAN direkt an den Boden zurück. So kann man ihn auch bei Live-Übertragungen einsetzen.

Der Fotokite ist die Entwicklung eines ETH-Spinoffs, das vom gebürtigen Russen Sergei Lupashin geleitet wird. Nächstes Jahr soll er in die Serien-Produktion gehen. Bei einem voraussichtlichen Preis von mehreren Tausend Franken, dürfte der Fotokite aber der breiten Masse vorenthalten bleiben.

In der zweiten Folge von SRF Gadgets lassen wir den Fotokite auf dem Gelände des Irchel-Campus der Universität Zürich steigen.

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SRF Gadgets, Folge 2 – «An der Leine»

4:00 min, aus SRF Gadgets vom 17.11.2014