Transport statt Behandlung
Am Anfang stand die Idee, ein medizinisches Notfallsystem per Drohne schnell zu einem Einsatzort zu bringen. Daraus ist mehr geworden: FrankenResQ ist keine Drohne für ein einzelnes Gerät, sondern eine modulare Transport- und Bereitstellungsplattform.
Die Drohne selbst behandelt niemanden. Sie übernimmt den Transport und die sichere Übergabe dessen, was vor Ort gebraucht wird: ein Notfallsystem, eine Rettungsleine bei Eis- oder Wasserunfällen, Beleuchtung oder Kommunikationsmittel.
Unser Team konzentriert sich deshalb ganz auf die Flugplattform, ihren sicheren Betrieb und die modulare Nutzlastschnittstelle.
Prioritäten
- Priorität 1: Konstruktion, vollständige technische Integration, sicherer Flugbetrieb, Nachweis der Machbarkeit, genehmigungsfähiges Betriebskonzept.
- Priorität 2: automatisiertes Docking, geschützter Cage, Lade- und Logistikfunktionen, automatisierte Nutzlastbereitstellung.
Drei getrennte Ebenen
Das Gesamtsystem ist in drei Ebenen aufgeteilt, die unabhängig voneinander entwickelt und getestet werden können. Die Logistik-Infrastruktur folgt bewusst erst, wenn die Drohne zuverlässig fliegt.
Flugplattform
- X8-Multicopter, Motoren, ESCs, Propeller
- Akkus und Energieverteilung
- Cube Orange+ mit ArduPilot
- Jetson Nano, GPS, Sensorik
- Kommunikation
- Sicherheits- und Fallschirmsystem
Nutzlast-Schnittstelle
- Mechanische Aufnahme
- Servo-Verriegelung
- Zustandsüberwachung
- Kontrollierte Freigabe
- Standardisierte Schnittstelle
Logistik
- Cage / Garage
- Dockingstation
- Ladefunktion
- Paternoster-Magazin
- Automatisierter Nutzlastwechsel
X8-Koaxial für schwere Lasten
Vier Arme tragen jeweils zwei übereinanderliegende Motoren. Gegenüber einem einfachen Quadrocopter bringt diese Anordnung eine Antriebsreserve. Das ist bei einer Schwerlastplattform ein wichtiger Sicherheitsgewinn.
| Komponente | Ausführung |
|---|---|
| Bauform | X8-Coaxial-Multicopter |
| Rahmen | Gryphon Dynamics Superframe |
| Motoren | 8 × T-Motor U11 KV120 |
| Motorregler | 8 × ESC, einer pro Motor |
| Propeller | 8 × 27 × 8,8″ Carbon |
| Spannweite | ca. 1,40 m Motor zu Motor |
| Abfluggewicht (Ziel) | 20–25 kg, Obergrenze 25 kg |
| Flugzeit (Ziel) | ca. 30 Minuten |
Stand: Das CAD-Modell der Drohne in Fusion 360 ist nahezu fertig. Die elektrische Integration folgt dem aktuellen KiCad-Schaltplan. Alle Gewichts- und Leistungsangaben sind Planungswerte und werden nach dem Aufbau gemessen.
12S Hochvolt, doppelt ausgelegt
Vier 6S-LiPo-Akkus werden zu zwei 12S-Strängen in Serie geschaltet. Die beiden Stränge laufen parallel und versorgen gemeinsam den Antrieb.
| Größe | Wert |
|---|---|
| Akkus | 4 × Tattu Plus 16.000 mAh, 6S, 15C |
| Verschaltung | 12S2P: je 2 Akkus in Serie, 2 Stränge parallel |
| Nennspannung | 44,4 V |
| Kapazität | 32 Ah |
| Nennenergie | ca. 1,42 kWh (4 × 355,2 Wh) |
| Spannungswandlung | Mauch 4–14S HYB BEC |
Der Flight Controller wird über zwei separate Stepdown-Wandler versorgt. Fällt einer davon aus, bleibt die Flugregelung trotzdem in Betrieb. Die beiden Pfade sind so ausgelegt, dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen.
Flugregelung und Rechenleistung getrennt
Die Aufgaben sind bewusst auf zwei Systeme verteilt. So bleibt die sicherheitskritische Flugregelung unabhängig von rechenintensiven Zusatzfunktionen.
Cube Orange+ mit ArduPilot
Der Flight Controller aus dem CubePilot-Ökosystem übernimmt die primäre Flugregelung, die Navigation und alle sicherheitsrelevanten Flugfunktionen.
NVIDIA Jetson Nano
Der Companion Computer verarbeitet Kamera- und Sensordaten, übernimmt die Missionslogik und ist die Basis für spätere autonome Funktionen, etwa beim Erkennen eines geeigneten Landebereichs.
Sensorik und Kommunikation
- GPS, Kamera, ToF-/Abstandssensorik und weitere Sensoren für Navigation und Sicherheit
- Fernsteuerung, Telemetrie, Missions- sowie Status- und Fehlerdaten zwischen Bodenstation und Drohne
- Definierte Fail-Safe-Verfahren bei Verbindungsverlust
Stand: Die ArduPilot-Konfiguration, also Parameter, Flugmodi, Missionsabläufe und Fail-Safes, ist noch nicht umgesetzt. Sie folgt nach der Hardware-Integration. Ziel ist ein möglichst hoher Automatisierungsgrad bei Start, Anflug und Landung. Der erste Nachweis ist ein sicherer, kontrollierbarer Flug.
Verriegeln ist der sichere Zustand
Die Drohne bekommt eine standardisierte mechanische Schnittstelle. Unterschiedliche Module werden darüber aufgenommen, während des Fluges über Servos und mechanische Arretierungen sicher verriegelt und am Zielort kontrolliert freigegeben.
- Kein Abwurf: Die Nutzlast wird erst nach der Landung bzw. Bereitstellung kontrolliert von der Drohne getrennt.
- Fail-Safe: Strom- oder Signalverlust führt nicht zur Freigabe. Entriegeln ist immer ein bewusst ausgelöster Vorgang.
- Überwacht: Der Zustand der Verriegelung wird erfasst. Freigegeben wird nur unter definierten Bedingungen.
- Modular: Die Schnittstelle funktioniert unabhängig vom konkreten Einsatzmodul.
Welche Nutzlast?
Die erste Nutzlast ist ein medizinisches Notfallsystem, das von einer separaten Projektgruppe entwickelt wird. Details dazu folgen hier, sobald sie feststehen.
Jeder Fehlerfall wird durchdacht
Bei einer Drohne mit 20 bis 25 kg hat Sicherheit oberste Priorität. Diese Fehlerfälle betrachten wir systematisch:
Redundanz
- X8-Anordnung mit acht Motoren und acht einzelnen ESCs
- Zwei getrennte Versorgungspfade für den Cube Orange+
- Getrennte Überwachung und Absicherung der Energiepfade
Die Redundanz ist eine Sicherheitsreserve, ersetzt aber keine vollständige Risikoanalyse.
Fallschirm-Rettungssystem
Als letzte Sicherheitsstufe bekommt FrankenResQ einen Fallschirm. Vor echten Flügen legen wir fest und testen, wann er auslöst, wie die Motoren dabei gestoppt werden, wie die Propeller den Schirm nicht beschädigen und wie die Auslösung in ArduPilot umgesetzt wird.
Erst fliegen, dann erweitern
| Phase | Inhalt | Status |
|---|---|---|
| 1 · Flugplattform | CAD-Modell, Montage, E-Plan, Energieversorgung, Integration von Flight Controller, ESCs, Motoren, Kommunikation, Sensorik | In Arbeit |
| 2 · Bodentests | Elektrik, BEC-Redundanz, Kommunikation, Sensorik, Motor-/ESC-Funktion, Fail-Safes, Fallschirm, mechanische Belastung | Geplant |
| 3 · Flugtests | Erstflug ohne Nutzlast, schrittweise Laststeigerung, Dummy-Nutzlast, Flug mit realistischem Gewicht | Geplant |
| 4 · Nutzlast | Standardisierte Module, Servo-Verriegelung, kontrollierte Freigabe, Schwerpunktlagen | Geplant |
| 5 · Dockingstation | Cage, Landepositionierung, Andocken, automatisiertes Laden, Nutzlastmagazin | Nach Flugnachweis |
Genehmigungsfähigkeit von Anfang an
FrankenResQ richtet sich nach dem Rechts- und Betriebsrahmen der EU und Deutschlands. Als Pilotgebiet ist Leutershausen mit seinem Umfeld vorgesehen.
Vor einem regulären Betrieb prüfen wir unter anderem Geozonen, Luftraum, Schutzbereiche, Betriebskategorie, Anforderungen an Betreiber und Piloten, Risikoanalyse sowie Notfallverfahren. Ein wichtiger Meilenstein ist die frühe Abstimmung mit den zuständigen Stellen, damit die Genehmigungsfähigkeit nicht erst am Ende der Entwicklung bewertet wird.